Cos'è un gradiometro?

Un gradiometro misura il tasso di variazione che si verifica in una quantità nota, che può comportare qualsiasi cosa, dalla temperatura alla pressione a un campo magnetico o gravimetrico.I gradiometri hanno numerose applicazioni diffuse nella scienza.Sono usati in tutto, dall'archeologia alla mappatura della superficie delle terre e del clima.

Un gradiometro a gravità può essere usato per misurare la densità degli strati di terra sotto la superficie per il petrolio e l'esplorazione minerale.Sono state sviluppate versioni miniaturizzate di esse per rilevare gli oceani del sottosuolo, come possono avere Enceladus della Luna Saturno.I gradiometri radio sono stati messi su veicoli aerei senza pilota (UAV) che i militari statunitensi usano per rilevare i cavi conduttori di dispositivi esplosivi improvvisati (IED) sotto le strade in Iraq e sono anche impiegati per rilevare tunnel sottoterra attraverso il Messico-per gli Stati Uniticonfine che usano i trafficanti di droga.Poiché un gradiometro è anche un tipo di inclinometro, possono anche essere usati per misurare gli angoli rispetto all'orizzonte per le attrezzature per la costruzione e il rilevamento, i percorsi di volo degli aeromobili e i ciclisti sportivi di fondo.Diversi assi di accelerazione, che dipendono da quante unità di misurazione o accelerometro indipendenti sono incorporate in un dispositivo.Tutti i gradiometri, tuttavia, prendono i dati prodotti e lo confrontano con una quantità standard per determinare il tasso di variazione o la pendenza del gradiente esistente.La tecnologia del gradiometro a gravità è già in uso nello spazio nel campo della gravità e nell'Ocean Circulation Explorer (GOCE), che è stato lanciato dall'Agenzia europea spaziale (ESA) in orbita a bassa terra nel 2009.

Le orbite di Craft Goce inL'atmosfera esterna ad un'altezza di 162 miglia (260 chilometri) per aumentare la risoluzione dei gradiometri a bordo, dove studia il comportamento delle correnti oceaniche e dell'attività vulcanica.A partire dal 2009, i ricercatori dell'Università del Twente nei Paesi Bassi stanno progettando una versione in miniatura del gradiometro basato su principi simili, che peserebbero solo 35 once (un chilogrammo) e potrebbero essere aggiunti alle sonde spaziali inviate per esplorare il sistema solare.Due masse caricate a molla sospese da molle misurerebbero variabili comparabili nella tiro gravitazionale alla scala del picometro o un trilionario di un metro.Questi gradiometri potrebbero risolvere la luna sottoposciata presenta 124 miglia (200 chilometri) di diametro o più piccoli.

I gradiometri delle onde radio, originariamente utilizzate nel settore minerario come unità portatili, sono stati adattati nel 2004 per volare su aerei UAV a circa 200 piedi (61 metri) dal suolo.Trasmettono un'onda radio e rilevano i riflessi della schiena dell'onda che sono alterati dalla presenza di conduttori metallici sotto la superficie o le strutture cave.L'onda radio originale viene filtrata come una sorta di rumore dai rilevatori, il che consente di vedere le variazioni molto più deboli dell'onda a causa delle differenze di gradiente sotterranee.Il governo degli Stati Uniti ha continuato a sponsorizzare l'uso e lo sviluppo di tali sistemi di gradiometro radio con test sul campo in corso a partire dal 2007 e nel 2008.

Un altro tipo di gradiometro è il gradiometro magnetico utilizzato in archeologia e campi correlati.Dimostra la capacità di non essere influenzato da fluttuazioni nel campo magnetico terrestre causato da tempeste magnetiche e viene utilizzato per individuare anomalie molto piccole vicino alla superficie che potrebbero indicare fossili o altri depositi da antiche civiltà.Il gradiometro Fluxgate e i disegni del sensore di vapore di cesio sono usati insieme per misurare il campo magnetico che la Terra impartisce a pareti sepolte, resti sparati di oggetti e così via nel tempo.Queste letture vengono quindi confrontate con il campo magnetico di sfondo terrestre per individuare le caratteristiche archeologiche a profondità poco profonde.