Τι είναι το βαθμόμετρο;

Ένα βαθμόμετρο μετρά τον ρυθμό μεταβολής που συμβαίνει σε μια γνωστή ποσότητα, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει οτιδήποτε, από τη θερμοκρασία έως την πίεση έως ένα μαγνητικό ή βαρυμετρικό πεδίο. Τα βαθμιδόμετρα έχουν πολυάριθμες, ευρέως διαδεδομένες εφαρμογές στην επιστήμη. Χρησιμοποιούνται σε οτιδήποτε, από την αρχαιολογία μέχρι τη χαρτογράφηση της επιφάνειας και του κλίματος της Γης.
Ένα βαρυτικό βαθμόμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της πυκνότητας των στρωμάτων της γης κάτω από την επιφάνεια για εξερεύνηση πετρελαίου και ορυκτών. Μικρογραφημένες εκδόσεις τους αναπτύσσονται για την ανίχνευση ωκεανών υπόγεια, όπως το φεγγάρι του Κρόνου που μπορεί να έχει ο Εγκέλαδος. Τα ραδιόμετρα έχουν τοποθετηθεί σε μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV) που χρησιμοποιεί ο στρατός των ΗΠΑ για να ανιχνεύσει τα αγώγιμα σύρματα των αυτοσχέδιων εκρηκτικών μηχανισμών (IED) κάτω από δρόμους στο Ιράκ, και χρησιμοποιούνται επίσης για την ανίχνευση σηράγγων υπόγεια από το Μεξικό προς τις ΗΠΑ σύνορα που χρησιμοποιούν οι λαθρέμποροι ναρκωτικών. Δεδομένου ότι ένα βαθμόμετρο είναι επίσης ένας τύπος κλισιόμετρου, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση γωνιών σε σχέση με τον ορίζοντα για εξοπλισμό κατασκευής και τοπογραφίας, μονοπάτια πτήσης αεροσκαφών και αθλητικούς ποδηλάτες cross-country.

Η βαθμιδομετρία βαρύτητας έχει ποικίλα επίπεδα πολυπλοκότητας για τη μέτρηση διαφορετικών αξόνων επιτάχυνσης, η οποία εξαρτάται από το πόσες ανεξάρτητες μονάδες μέτρησης βαθμίδας ή επιταχυνσιόμετρο είναι ενσωματωμένες σε μια συσκευή. Όλα τα κλισιόμετρα, ωστόσο, λαμβάνουν τα δεδομένα που παράγονται και τα συγκρίνουν με μια τυπική ποσότητα για να προσδιορίσουν τον ρυθμό μεταβολής ή την κλίση της κλίσης που υπάρχει. Η τεχνολογία Gravity gradiometer χρησιμοποιείται ήδη στο διάστημα στο πεδίο Gravity και στον εξερευνητή ωκεάνιας κυκλοφορίας σε σταθερή κατάσταση (GOCE), ο οποίος εκτοξεύτηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) σε τροχιά χαμηλής Γης το 2009.

Το σκάφος GOCE περιφέρεται στην εξωτερική ατμόσφαιρα σε ύψος 162 μιλίων (260 χιλιομέτρων) για να αυξήσει την ανάλυση των βαθμωτών στο σκάφος, όπου μελετά τη συμπεριφορά των ωκεάνιων ρευμάτων και την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Από το 2009, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Twente στην Ολλανδία σχεδιάζουν μια μινιατούρα βαθμονομητή βασισμένη σε παρόμοιες αρχές, η οποία θα ζύγιζε μόλις 35 ουγγιές (ένα κιλό) και θα μπορούσε να προστεθεί σε διαστημικούς ανιχνευτές που στάλθηκαν για να εξερευνήσουν το ηλιακό σύστημα. Δύο μάζες με ελατήριο που αναρτώνται από ελατήρια θα μετρούσαν συγκρίσιμες διακυμάνσεις στη βαρυτική έλξη στην κλίμακα του πικομέτρου, ή το ένα τρισεκατομμυριοστό του μέτρου. Αυτά τα βαθμιδόμετρα θα μπορούσαν να προσδιορίσουν τα χαρακτηριστικά του υπόγειου φεγγαριού διαμέτρου 124 μιλίων (200 χιλιομέτρων) ή μικρότερη.

Τα κλισιόμετρα ραδιοκυμάτων, που αρχικά χρησιμοποιήθηκαν στη βιομηχανία εξόρυξης ως φορητές μονάδες, προσαρμόστηκαν το 2004 για να πετούν με αεροσκάφη UAV περίπου 200 πόδια (61 μέτρα) πάνω από το έδαφος. Εκπέμπουν ένα ραδιοκύμα και ανιχνεύουν αντανακλάσεις του πίσω κύματος που αλλοιώνονται από την παρουσία μεταλλικών αγωγών κάτω από την επιφάνεια ή κοίλες δομές. Το αρχικό ραδιοκύμα φιλτράρεται ως ένα είδος θορύβου από τους ανιχνευτές, γεγονός που καθιστά δυνατό να δούμε τις πολύ πιο αδύναμες διακυμάνσεις στο κύμα λόγω των διαφορών κλίσης στο έδαφος. Η κυβέρνηση των ΗΠΑ συνέχισε να χορηγεί τη χρήση και την ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων ραδιοκλαδιόμετρων με συνεχείς δοκιμές πεδίου από το 2007 και το 2008.

Ένας άλλος τύπος βαθμονομητή είναι το μαγνητικό βαθμόμετρο που χρησιμοποιείται στην αρχαιολογία και σε συναφείς τομείς. Επιδεικνύει την ικανότητα να μην επηρεάζεται από τις διακυμάνσεις του μαγνητικού πεδίου της Γης που προκαλούνται από μαγνητικές καταιγίδες και χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό πολύ μικρών ανωμαλιών κοντά στην επιφάνεια που μπορεί να υποδηλώνουν απολιθώματα ή άλλα κοιτάσματα από αρχαίους πολιτισμούς. Το βαθμονομόμετρο ροής και ο αισθητήρας ατμών καισίου χρησιμοποιούνται μαζί για τη μέτρηση του μαγνητικού πεδίου που προσδίδει η Γη σε θαμμένους τοίχους, σε πυρωμένα υπολείμματα αντικειμένων και ούτω καθεξής με την πάροδο του χρόνου. Στη συνέχεια, αυτές οι μετρήσεις συγκρίνονται με το μαγνητικό πεδίο του φόντου της Γης για να εντοπιστούν αρχαιολογικά χαρακτηριστικά σε μικρά βάθη.