Gravity gradiometry
गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमेट्री गुरुत्वाकर्षण त्वरण के स्थानिक ढाल के माप के माध्यम से पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में भिन्नताओं (विसंगतियों) का अध्ययन है। गुरुत्वाकर्षण प्रवणता टेंसर एक 3x3 टेंसर है जो त्वरण सदिश () के तीन घटकों में से प्रत्येक के प्रत्येक निर्देशांक अक्ष के साथ आंशिक व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है, कुल 9 स्केलर मात्राएँः इसमें वर्ग पारस्परिक समय का आयाम है, s-2 (या mm-1s-2) की इकाइयों में। गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमेट्री का उपयोग तेल और खनिज अन्वेषकों द्वारा उपसतह के घनत्व को मापने के लिए किया जाता है, प्रभावी रूप से अंतर्निहित चट्टान गुणों के कारण गुरुत्वाकर्षण त्वरण के परिवर्तन की दर को मापकर। इस जानकारी से उपसतह विसंगतियों की एक तस्वीर बनाना संभव है जिसका उपयोग तेल, गैस और खनिज भंडार को अधिक सटीक रूप से लक्षित करने के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग जल स्तंभ घनत्व की छवि बनाने के लिए भी किया जाता है, जब जलमग्न वस्तुओं का पता लगाया जाता है, या पानी की गहराई (बाथिमेट्री) का निर्धारण किया जाता है। भौतिक वैज्ञानिक पृथ्वी के सटीक आकार और आकार को निर्धारित करने के लिए ग्रेवीमीटर का उपयोग करते हैं और वे जड़त्वीय नौवहन प्रणालियों पर लागू गुरुत्वाकर्षण क्षतिपूर्ति में योगदान करते हैं। गुरुत्वाकर्षण प्रवणता मापन पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण, इसके केन्द्रगामी बल, सूर्य, चंद्रमा और ग्रहों के कारण ज्वारीय त्वरण और अन्य लागू बलों का प्रतिबिंब है। गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर गुरुत्वाकर्षण सदिश के स्थानिक व्युत्पन्न को मापते हैं। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला और सहज ज्ञान युक्त घटक ऊर्ध्वाधर गुरुत्वाकर्षण प्रवणता, Gzz है, जो ऊंचाई (z) के साथ ऊर्ध्वाधर गुरुत्वाकर्षण (gz) के परिवर्तन की दर का प्रतिनिधित्व करता है। इसे एक छोटी ऊर्ध्वाधर दूरी, l से अलग किए गए दो बिंदुओं पर गुरुत्वाकर्षण के मूल्य में अंतर करके और इस दूरी से विभाजित करके निकाला जा सकता है। दो गुरुत्वाकर्षण माप एक्सेलेरोमीटर द्वारा प्रदान किए जाते हैं जो मिलान किए जाते हैं और उच्च स्तर की सटीकता के लिए संरेखित होते हैं। इकाइयाँ गुरुत्वाकर्षण प्रवणता की इकाई इओटवोस (ई के रूप में संक्षिप्त) है, जो 10−9s−2 (या 10−4 mGal/m) के बराबर है। 2 मीटर की दूरी से गुजरने वाला व्यक्ति गुरुत्वाकर्षण ढाल संकेत प्रदान करेगा जो लगभग एक ई. पर्वत कई सौ इओटवोस के संकेत दे सकता है। गुरुत्वाकर्षण प्रवणता टेंसर पूर्ण टेंसर ग्रेडियोमीटर गुरुत्वाकर्षण वेक्टर के परिवर्तन की दर को तीनों लंबवत दिशाओं में मापते हैं जो गुरुत्वाकर्षण प्रवणता टेंसर (चित्र 1) को जन्म देते हैं। गुरुत्वाकर्षण से तुलना गुरुत्वाकर्षण के व्युत्पन्न होने के कारण, गुरुत्वाकर्षण प्रवणता संकेतों की वर्णक्रमीय शक्ति को उच्च आवृत्तियों की ओर धकेल दिया जाता है। यह आम तौर पर गुरुत्वाकर्षण प्रवणता विसंगति को गुरुत्वाकर्षण विसंगति की तुलना में स्रोत के लिए अधिक स्थानीयकृत बनाता है। तालिका (नीचे) और ग्राफ (चित्र 2) एक बिंदु स्रोत से gz और Gzz प्रतिक्रियाओं की तुलना करते हैं। इसके विपरीत, गुरुत्वाकर्षण मापों में कम आवृत्ति पर अधिक संकेत शक्ति होती है, इसलिए वे क्षेत्रीय संकेतों और गहरे स्रोतों के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाते हैं। गतिशील सर्वेक्षण वातावरण (वायुजनित और समुद्री) व्युत्पन्न माप संकेत में समग्र ऊर्जा का त्याग करता है, लेकिन गति संबंधी गड़बड़ी के कारण शोर को काफी कम कर देता है। एक गतिशील प्लेटफॉर्म पर, दो एक्सेलेरोमीटर द्वारा मापा गया त्वरण विक्षोभ समान होता है ताकि अंतर बनाते समय, यह गुरुत्वाकर्षण प्रवणता माप में रद्द हो जाए। यह वायु और समुद्री सर्वेक्षणों में ग्रेडियोमीटरों को तैनात करने का प्रमुख कारण है जहां त्वरण स्तर रुचि के संकेतों से अधिक परिमाण के क्रम हैं। संकेत और शोर का अनुपात उच्च आवृत्ति (0.01 हर्ट्ज से ऊपर) पर सबसे अधिक लाभान्वित होता है, जहां हवा में होने वाला त्वरण शोर सबसे बड़ा होता है। अनुप्रयोग गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमेट्री का उपयोग मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन और खनिज अन्वेषण में सहायता के लिए उपसतह भूविज्ञान की छवि बनाने के लिए किया गया है। तकनीक का उपयोग करके अब 25 लाख से अधिक लाइन किलोमीटर का सर्वेक्षण किया गया है। सर्वेक्षण गुरुत्वाकर्षण विसंगतियों को उजागर करते हैं जो भूवैज्ञानिक विशेषताओं जैसे कि नमक डायपर, फॉल्ट सिस्टम, रीफ संरचनाओं, किम्बरलाइट पाइप आदि से संबंधित हो सकते हैं। अन्य अनुप्रयोगों में सुरंग और बंकर का पता लगाना और हाल ही में जीओसीई मिशन शामिल है जिसका उद्देश्य महासागर परिसंचरण के ज्ञान में सुधार करना है। गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर लॉकहीड मार्टिन गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर 1970 के दशक के दौरान, अमेरिकी विभाग में एक कार्यकारी के रूप में। रक्षा विभाग के जॉन ब्रेट ने ट्राइडेंट 2 प्रणाली का समर्थन करने के लिए गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर के विकास की शुरुआत की। फुल टेंसर ग्रेडिएंट (एफ. टी. जी.) प्रणाली के लिए वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की तलाश करने के लिए एक समिति को नियुक्त किया गया था जिसे बेल एयरोस्पेस (बाद में लॉकहीड मार्टिन द्वारा अधिग्रहित) द्वारा विकसित किया गया था और जिसे गुप्त नौवहन में सहायता के लिए डिज़ाइन की गई अमेरिकी नौसेना ट्राइडेंट पनडुब्बियों पर तैनात किया जा रहा था। जैसे ही शीत युद्ध समाप्त हुआ, अमेरिकी नौसेना ने वर्गीकृत तकनीक जारी की और प्रौद्योगिकी के पूर्ण व्यावसायीकरण के लिए द्वार खोल दिया। गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर के अस्तित्व को 1990 में रिलीज़ हुई फिल्म द हंट फॉर रेड अक्टूबर में प्रसिद्ध रूप से उजागर किया गया था। वर्तमान में दो प्रकार के लॉकहीड मार्टिन ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर काम कर रहे हैंः 3डी फुल टेंसर ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर (एफ. टी. जी.; एक फिक्स्ड विंग एयरक्राफ्ट या एक जहाज में तैनात) और फाल्कन ग्रेडियोमीटर (8 एक्सेलेरोमीटर के साथ एक आंशिक टेंसर प्रणाली और एक फिक्स्ड विंग एयरक्राफ्ट या एक हेलीकॉप्टर में तैनात)। 3डी एफ. टी. जी. प्रणाली में तीन गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमेट्री उपकरण (जी. जी. आई.) होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में स्पिन दिशा में माप दिशा के साथ एक कताई डिस्क पर व्यवस्थित एक्सेलेरोमीटर के दो विरोधी जोड़े होते हैं। अन्य गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर इलेक्ट्रोस्टैटिक गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर यह यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के जीओसीई मिशन पर तैनात गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर है। यह एक तीन-अक्ष विकर्ण ग्रेडियोमीटर है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक सर्वो-नियंत्रित एक्सेलेरोमीटर के तीन जोड़े पर आधारित है। एआरकेईएक्स एक्सप्लोरेशन ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर मूल रूप से यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के लिए विकसित तकनीक का एक विकास, एआरकेईएक्स (एक निगम जो अब निष्क्रिय है) द्वारा विकसित एक्सप्लोरेशन ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर (ईजीजी), अपने प्रदर्शन को देने के लिए सुपरकंडक्टिविटी के दो प्रमुख सिद्धांतों का उपयोग करता हैः मेसनर प्रभाव, जो ईजीजी प्रूफ द्रव्यमान और फ्लक्स क्वांटाइजेशन का उत्तोलन प्रदान करता है, जो ईजीजी को इसकी अंतर्निहित स्थिरता देता है। ई. जी. जी. को विशेष रूप से उच्च गतिशील सर्वेक्षण वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिबन संवेदक ग्रेडियोमीटर ग्रेविटेक गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर संवेदक में एक एकल संवेदी तत्व (एक रिबन) होता है जो गुरुत्वाकर्षण प्रवणता बलों का जवाब देता है। यह बोरहोल अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यू. डब्ल्यू. ए. गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया विश्वविद्यालय (उर्फ वी. के.-1) गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर एक सुपरकंडक्टिंग उपकरण है जो माइक्रो-फ्लेक्सर समर्थित संतुलन किरणों के जोड़े के आधार पर एक ऑर्थोगोनल क्वाड्रुपोल रेस्पॉन्डर (ओ. क्यू. आर.) डिजाइन का उपयोग करता है। गेडेक्स ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर (ए. के. ए. हाई-डेफिनिशन एयरबोर्न ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर, एच. डी.-ए. जी. जी.) भी एक सुपरकंडक्टिंग ओ. क्यू. आर.-टाइप ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर है, जो मैरीलैंड विश्वविद्यालय में विकसित तकनीक पर आधारित है। आई. सी. ओ. आर. एस. ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर आई. सी. ओ. आर. एस. ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर एक स्ट्रैपडाउन एयरबोर्न ग्रेविटी ग्रेडियोमीटर है, जो जर्मनी में आई. एम. ए. आर. नेविगेशन में विकसित तकनीक पर आधारित है। क्वांटम प्रौद्योगिकी गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर परमाणु इंटरफेरोमेट्री पर आधारित क्वांटम प्रौद्योगिकी गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर वर्तमान में दुनिया भर में कई विश्वविद्यालयों द्वारा विकसित किए जा रहे हैं और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने लगे हैं। ये भी देखें संदर्भ बाहरी लिंक गुरुत्वाकर्षण ग्रेडियोमीटर प्रणालियों के विकास और तैनाती में प्रगति और चुनौती जीओसीई मिशन पेलोड भूभौतिकीय सर्वेक्षण भूगणितीय भूवैज्ञानिक तकनीक गुरुत्वाकर्षण