¿Qué es un gradiómetro?
Un gradiómetro mide la tasa de cambio que ocurre en una cantidad conocida, que puede involucrar cualquier cosa, desde temperatura hasta presión, hasta un campo magnético o gravimétrico. Los gradiómetros tienen numerosas aplicaciones generalizadas en la ciencia. Se utilizan en todo, desde la arqueología hasta el mapeo de la superficie de la Tierra y el clima.
Se puede usar un gradiómetro de gravedad para medir la densidad de las capas de tierra debajo de la superficie para la exploración de petróleo y minerales. Se están desarrollando versiones en miniatura de ellos para detectar los océanos subsuperficiales, como la que puede tener Encelado, la luna de Saturno. Se han colocado radiómetros en vehículos aéreos no tripulados (UAV) que el ejército de los EE. UU. Utiliza para detectar los cables conductores de dispositivos explosivos improvisados (IED) debajo de las carreteras en Irak, y también se utilizan para detectar túneles subterráneos a través de México-EE. UU. frontera que usan los traficantes de drogas. Dado que un gradiómetro también es un tipo de inclinómetro, también se pueden usar para medir ángulos relativos al horizonte para equipos de construcción y topografía, rutas de vuelo de aeronaves y ciclistas deportivos de fondo.
La gradiometría de gravedad tiene diferentes niveles de sofisticación para medir diferentes ejes de aceleración, lo que depende de cuántas unidades independientes de medición de gradiómetro o acelerómetro se incorporen en un dispositivo. Todos los gradiómetros, sin embargo, toman los datos producidos y los comparan con una cantidad estándar para determinar la tasa de cambio o la pendiente del gradiente que existe. La tecnología del gradiómetro de gravedad ya está en uso en el espacio en el campo de gravedad y en el Explorador de circulación oceánica en estado estacionario (GOCE), que fue lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en órbita terrestre baja en 2009.
La nave GOCE orbita en la atmósfera exterior a una altura de 162 millas (260 kilómetros) para aumentar la resolución de los gradiómetros a bordo, donde estudia el comportamiento de las corrientes oceánicas y la actividad volcánica. A partir de 2009, los investigadores de la Universidad de Twente en los Países Bajos están diseñando una versión en miniatura del gradiómetro basado en principios similares, que pesaría solo 35 onzas (un kilogramo) y podría agregarse a las sondas espaciales enviadas para explorar el sistema solar. Dos masas cargadas por resorte suspendidas por resortes medirían variaciones comparables en la atracción gravitacional a la escala del picómetro, o una billonésima parte de un metro. Estos gradiómetros podrían resolver las características de la luna subsuperficial a 124 millas (200 kilómetros) de diámetro o menos.
Los gradiómetros de ondas de radio, utilizados originalmente en la industria minera como unidades portátiles, se adaptaron en 2004 para volar en aviones UAV a unos 200 pies (61 metros) sobre el suelo. Transmiten una onda de radio y detectan reflejos de la onda que son alterados por la presencia de conductores metálicos debajo de la superficie o estructuras huecas. Los detectores filtran la onda de radio original como una especie de ruido, lo que permite ver las variaciones mucho más débiles en la onda debido a las diferencias de gradiente bajo tierra. El gobierno de los EE. UU. Ha continuado patrocinando el uso y el desarrollo de dichos sistemas de radiogradiómetros con pruebas de campo en curso a partir de 2007 y 2008.
Otro tipo de gradiómetro es el gradiómetro magnético utilizado en arqueología y campos relacionados. Demuestra la capacidad de no verse afectado por las fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra causadas por tormentas magnéticas, y se utiliza para localizar anomalías muy pequeñas cerca de la superficie que podrían indicar fósiles u otros depósitos de civilizaciones antiguas. Los diseños del gradiómetro de flujo de flujo y del sensor de vapor de cesio se usan juntos para medir el campo magnético que la Tierra imparte a las paredes enterradas, restos de objetos disparados, y así sucesivamente. Estas lecturas se comparan luego con el campo magnético de fondo de la Tierra para localizar características arqueológicas a poca profundidad.