Kuinka gravimetrit mittaavat gravitaatiokenttien voimakkuutta

Gravimetrit ovat laitteita, joita käytetään gravitaatiokentän voimakkuuden mittaamiseen. Niitä käytetään tyypillisesti geofysiikassa ja astrofysiikassa kohteiden, kuten planeettojen, kuuiden ja asteroidien, massajakauman tutkimiseen. Gravimetrit mittaavat painovoiman aiheuttamaa kiihtyvyyttä, joka on nopeus, jolla esine vedetään kohti planeetan tai muun massiivisen kappaleen keskustaa.

Gravimetrejä on useita tyyppejä, mukaan lukien:

1. Jousigravimetrit: Nämä instrumentit käyttävät jousta painovoiman mittaamiseen. Jousi on ripustettu kiinteään pisteeseen ja sen pituus muuttuu painovoiman vedettäessä sitä alas. Pituuden muutos voidaan mitata painovoimakentän voimakkuuden määrittämiseksi.
2. Vääntötasapainomittarit: Nämä instrumentit käyttävät vääntövaakaa painovoimakentän aiheuttaman vääntömomentin (kiertovoiman) mittaamiseen. Vääntövaaka koostuu kahdesta painosta, jotka on ripustettu kiinteään pisteeseen, ja ne pyörivät toistensa ympäri, kun painovoima vetää niitä alas. Pyörimisen määrä voidaan mitata painovoimakentän voimakkuuden määrittämiseksi.
3. Laserinterferometrigravimetrit: Nämä instrumentit käyttävät lasereita kiinteään pisteeseen ripustettujen peilien välisen etäisyyden mittaamiseen. Etäisyys muuttuu, kun gravitaatiokenttä vetää peilejä, ja etäisyyden muutosta voidaan mitata painovoimakentän voimakkuuden määrittämiseksi.
4. Gravitaatiogradiometria: Tämä tekniikka käyttää anturiverkostoa mittaamaan gravitaatiokentän gradienttia suurella alueella. Anturit on tyypillisesti järjestetty ruudukkokuvioon ja ne mittaavat gravitaatiokentän voimakkuutta ruudukon eri kohdissa. Antureista saadut tiedot voidaan yhdistää gravitaatiokentän kartan luomiseksi.

Gravimetreillä on laaja valikoima sovelluksia, mukaan lukien:

1. Geofysiikka: Gravimetreillä voidaan tutkia maan sisäistä rakennetta, kuten vaipan ja kuoren tiheysjakaumaa. Niitä voidaan käyttää myös tektonisten laattojen liikkumisen ja maanjäristysten muodostumisen tutkimiseen.
2. Astrofysiikka: Gravimetreillä voidaan tutkia taivaankappaleiden, kuten planeettojen, kuuiden ja asteroidien, massajakaumaa. Niitä voidaan käyttää myös mustien aukkojen gravitaatiokentän ja muiden äärimmäisten astrofysikaalisten ympäristöjen tutkimiseen.
3. Navigointi: Gravimetreillä voidaan parantaa navigointijärjestelmien tarkkuutta, kuten lentokoneissa ja laivoissa käytettävien järjestelmien tarkkuutta. Mittaamalla painovoimakentän voimakkuutta, navigaattorit voivat määrittää sijaintinsa ja nopeudensa tarkemmin.
4. Geotekninen suunnittelu: Gravimetreillä voidaan mitata maan ja kallion tiheyttä, mikä on tärkeää perustusten ja muiden maa- ja vesirakennusten suunnittelussa. Niitä voidaan käyttää myös rakennusten ja muiden rakenteiden liikkeiden seurantaan ajan mittaan.