Gravimétrie

La gravimétrie est la mesure d'un champ de la gravité du . La gravimétrie peut être employée quand l'importance du champ gravitationnel ou les propriétés de la matière responsables de sa création sont d'intérêt. La gravimétrie ou le gravimétrique de limite est également employée dans la chimie pour définir une classe des procédures analytiques, appelée le l'analyse gravimétrique comptant lors de peser un échantillon de matériel.

Unités de la mesure

La pesanteur est habituellement mesurée dans les unités de l'accélération . Dans le système du SI des unités, l'unité standard de l'accélération est de 1 mètre de par seconde carré (abrégé comme m/s²). D'autres unités incluent le le gallon (parfois connu sous le nom de Galilée , dans l'un ou l'autre cas avec symbole gallon), qui égale 1 centimètre par seconde carré, et le gee ( g _n), égale de à 9.80665 m/s². La valeur du g _n égale approximativement l'accélération de due à la pesanteur sur la surface terrestre (bien que le réel g d'accélération varie infimement d'un endroit à l'autre).

Comment la pesanteur est mesurée

Un instrument utilisé pour mesurer la pesanteur est connu en tant qu'un gravimètre , ou Gravitometer . Depuis le la relativité que générale considère les effets de la pesanteur aussi indistinguibles des effets de l'accélération , gravimètres de peut être considéré que les accéléromètres de but spécial beaucoup de balances peuvent être considérés comme les gravimètres simples. Sous une forme commune, un ressort est utilisé pour contrecarrer la force de la pesanteur tirant sur un objet. Le changement de la durée du ressort peut être calibré à la force exigée pour équilibrer la gravitation. La mesure en résultant peut être faite dans les unités de la force (telles que le Newton ), mais est généralement faite dans les unités du les gallons

Des gravimètres plus sophistiqués sont utilisés quand les mesures précises sont nécessaires. En mesurant le champ gravitationnel de la terre, des mesures sont faites à la précision des microgals pour trouver des variations de densité des roches composant la terre. Plusieurs types de gravimètres existent pour faire ces mesures, y compris une partie qui sont des versions essentiellement de raffinage de la balance de ressort décrite ci-dessus. Ces mesures sont employées pour définir les anomalies de pesanteur .

Sans compter que la précision , également la stabilité est une propriété importante d'un gravimètre, car elle permet la surveillance des changements pesanteur. Ces changements peuvent être le résultat des déplacements de masse à l'intérieur de la terre, ou des mouvements verticaux de la croûte terrestre sur laquelle des mesures sont faites : se rappeler que la pesanteur diminue 0.3 mGal pour chaque mètre de taille . L'étude des changements de pesanteur appartient à la géodynamique .

La majorité d'une utilité moderne de gravimètres spécial-conçue les ressorts de zéro-longueur de du quartz pour soutenir les ressorts de longueur nulle de Massachusetts d'essai ne suivent pas la loi de Hooke de , au lieu de cela ils ont une force proportionnelle à leur longueur. La propriété spéciale de ces ressorts est qu'un pendule vertical peut être conçu avec une période approchant mille secondes. Ceci désaccorde la masse d'essai de la plupart de vibration locale et de bruit mécanique, augmentant la sensibilité et l'utilité du gravimètre. Les ressorts sont quartz de sorte que les champs magnétiques et électriques n'affectent pas des mesures. La masse d'essai est scellée dans un récipient hermétique de sorte que les changements minuscules de la pression barométrique du vent de soufflement et de tout autre temps ne changent pas la flottabilité de la masse d'essai en air.

Les gravimètres de ressort sont, dans la pratique, des instruments relatifs qui mesurent la différence dans la pesanteur entre différents endroits. Un instrument relatif exige également le calibrage près comparant des lectures d'instrument prises aux endroits aux valeurs complètes ou absolues connues de la pesanteur. Les gravimètres absolus fournissent de telles mesures en déterminant l'accélération de la gravité d'une masse d'essai dans le vide. Une masse d'essai est permise de tomber librement à l'intérieur d'un puits à dépression et sa position est mesurée avec un interféromètre de laser et chronométrée avec un atomique horloge. La longueur d'onde de laser est connue au ppb ±0.025 et l'horloge est stable au ppb ±0. Le grand soin doit être pris pour réduire au minimum les effets de peturbing des forces comme résistance de l'air résiduelle (même dans le vide) et forces magnétiques. De tels instruments sont capables d'une exactitude de quelques parties par milliard ou 0.002 mGal et mettent en référence leur mesure aux normes atomiques de la longueur et du temps. Leur utilisation primaire est pour calibrer les instruments relatifs, surveillant la déformation dans la croûte, et dans l'exigence géophysique d'études de grande précision et la stabilité. Cependant, les instruments absolus sont légèrement plus grands et plus chers que les gravimètres relatifs de ressort, et être ainsi relativement rare.

Des gravimètres ont été conçus pour monter dans des véhicules, y compris des avions, des bateaux et des sous-marins. Ces gravimètres spéciaux isolent l'accélération du mouvement du véhicule, et la soustraient des mesures. L'accélération des véhicules est souvent des centaines ou des milliers de périodes plus fortes que les changements étant mesurés. Un gravimètre (le gravimètre de surface lunaire de ) a été également déployé sur la surface de la lune pendant la mission d'Apollo 17, mais n'a pas fonctionné en raison d'une erreur de conception. Un deuxième dispositif (l'expérience de gravimètre de traversée de ) a fonctionné comme prévu.

Microgravimetry

Microgravimetry est augmenter et une branche importante développés sur la base de la gravimétrie classique. Des investigations de microgravité sont effectuées afin de résoudre de divers problèmes de géologie appliquée, principalement endroit des vides et leur surveillance. Les mesures très détaillées de grande précision peuvent indiquer des vides de n'importe quelle origine, si la taille et la profondeur sont assez grandes pour produire l'effet de pesanteur plus fort qu'est le niveau de la confiance du signal approprié de pesanteur.

Histoire

Le gravimètre moderne a été développé par le Lucien LaCoste et le Arnold Romberg en 1936.

Ils ont également inventé la plupart des améliorations suivantes, y compris le gravimètre embarquer-monté, dans 1965, instruments résistants à la température pour les forages profonds, et des instruments portés à la main légers. La plupart de leurs conceptions restent en service (2005) avec des améliorations dans la collecte et l'informatique de données.

Voir également

Géodésie physique

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