Gravity gradiometry
کشش ثقل گریڈیومیٹری کشش ثقل کی ایکسلریشن کے مقامی میلان کی پیمائش کے ذریعے زمین کے کشش ثقل کے میدان میں تغیرات (بے ضابطگیوں) کا مطالعہ ہے۔ کشش ثقل میلان ٹینسر ایک 3x3 ٹینسر ہے جو ایکسلریشن ویکٹر () کے تین اجزاء میں سے ہر ایک کے جزوی مشتقات کی نمائندگی کرتا ہے، ہر کوآرڈینیٹ محور کے ساتھ، کل 9 اسکیلر مقدار: اس میں مربع باہمی وقت کا طول و عرض ہے، s-2 (یا mm-1s-2) کی اکائیوں میں۔ کشش ثقل کی گریڈیومیٹری کا استعمال تیل اور معدنی ماہرین زیر زمین کی کثافت کی پیمائش کے لیے کرتے ہیں، مؤثر طریقے سے چٹان کی بنیادی خصوصیات کی وجہ سے کشش ثقل کی رفتار میں تبدیلی کی شرح کی پیمائش کر کے۔ اس معلومات سے زیر زمین بے ضابطگیوں کی تصویر بنانا ممکن ہے جسے پھر تیل، گیس اور معدنی ذخائر کو زیادہ درست طریقے سے نشانہ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ پانی کے کالم کی کثافت کی تصویر لینے کے لیے بھی استعمال ہوتا ہے، جب زیر آب اشیاء کا پتہ لگایا جاتا ہے، یا پانی کی گہرائی (باتھمیٹری) کا تعین کیا جاتا ہے۔ جسمانی سائنس دان زمین کے صحیح سائز اور شکل کا تعین کرنے کے لیے کشش ثقل کا استعمال کرتے ہیں اور وہ جمود نیویگیشن سسٹم پر لاگو کشش ثقل کی تلافی میں حصہ ڈالتے ہیں۔ کشش ثقل کے میلان کی پیمائش زمین کی کشش ثقل کی کشش، اس کی مرکزیت قوت، سورج، چاند اور سیاروں کی وجہ سے جوار کی رفتار اور دیگر لاگو قوتوں کی عکاسی کرتی ہے۔ کشش ثقل گریڈیومیٹر کشش ثقل ویکٹر کے مقامی مشتقات کی پیمائش کرتے ہیں۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا اور بدیہی جزو عمودی کشش ثقل کا میلان، Gzz ہے، جو اونچائی (z) کے ساتھ عمودی کشش ثقل (gz) کی تبدیلی کی شرح کی نمائندگی کرتا ہے۔ کشش ثقل کی قدر کو دو نکات پر ایک چھوٹے عمودی فاصلے، l سے الگ کرکے اور اس فاصلے سے تقسیم کرکے اس کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ کشش ثقل کی دو پیمائش ایکسلرومیٹر کے ذریعے فراہم کی جاتی ہیں جو مماثل ہوتے ہیں اور اعلی سطح کی درستگی کے مطابق ہوتے ہیں۔ اکائیاں کشش ثقل کے میلان کی اکائی Eotvos (مختصر طور پر E) ہے، جو 10−9s−2 (یا 10−4 mGal/m) کے مساوی ہے۔ 2 میٹر کے فاصلے سے گزرنے والا شخص کشش ثقل کے میلان کا اشارہ فراہم کرے گا تقریبا ایک ای۔ پہاڑ کئی سو ایوٹووس کے اشارے دے سکتے ہیں۔ کشش ثقل میلان ٹینسر مکمل ٹینسر گریڈیومیٹر کشش ثقل کے ویکٹر کی تبدیلی کی شرح کو تینوں عمودی سمتوں میں پیمائش کرتے ہیں جو کشش ثقل میلان ٹینسر کو جنم دیتے ہیں (شکل 1)۔ کشش ثقل سے موازنہ کشش ثقل کے مشتقات ہونے کے ناطے، کشش ثقل کے میلان کے اشاروں کی سپیکٹرم طاقت کو زیادہ تعدد کی طرف دھکیل دیا جاتا ہے۔ یہ عام طور پر کشش ثقل کے میلان کی بے ضابطگی کو کشش ثقل کی بے ضابطگی کے مقابلے منبع پر زیادہ مقامی بناتا ہے۔ جدول (نیچے) اور گراف (شکل 2) نقطہ ماخذ سے جی زیڈ اور جی زیڈ کے ردعمل کا موازنہ کرتے ہیں۔ اس کے برعکس، کشش ثقل کی پیمائش میں کم تعدد پر زیادہ سگنل پاور ہوتی ہے اس لیے انہیں علاقائی سگنلز اور گہرے ذرائع کے لیے زیادہ حساس بناتی ہے۔ متحرک سروے ماحول (ہوا سے اور سمندری) مشتق پیمائش سگنل میں مجموعی توانائی کی قربانی دیتی ہے، لیکن متحرک خلل کی وجہ سے شور کو نمایاں طور پر کم کرتی ہے۔ حرکت پذیر پلیٹ فارم پر، دو ایکسلرومیٹر کے ذریعے ماپا جانے والا ایکسلریشن خلل ایک جیسا ہوتا ہے تاکہ فرق پیدا کرتے وقت، یہ کشش ثقل کے میلان کی پیمائش کو منسوخ کر دے۔ یہ ہوائی اور سمندری سروے میں گریڈیومیٹر تعینات کرنے کی بنیادی وجہ ہے جہاں ایکسلریشن کی سطح دلچسپی کے اشاروں سے زیادہ شدت کی ہوتی ہے۔ سگنل سے شور کا تناسب زیادہ تعدد (0.1 ہرٹز سے اوپر) پر سب سے زیادہ فائدہ اٹھاتا ہے، جہاں ہوا سے چلنے والا ایکسلریشن شور سب سے زیادہ ہوتا ہے۔ کشش ثقل کی گریڈیومیٹری کا استعمال بنیادی طور پر زیر زمین ارضیات کی تصویر لینے کے لیے کیا گیا ہے تاکہ ہائیڈرو کاربن اور معدنیات کی تلاش میں مدد مل سکے۔ اس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے اب 25 لاکھ لائن کلومیٹر سے زیادہ کا سروے کیا گیا ہے۔ سروے کشش ثقل کی بے ضابطگیوں کو اجاگر کرتے ہیں جن کا تعلق ارضیاتی خصوصیات جیسے سالٹ ڈایپرز، فالٹ سسٹم، ریف ڈھانچے، کمبرلائٹ پائپ وغیرہ سے ہو سکتا ہے۔ دیگر ایپلی کیشنز میں سرنگ اور بنکر کا پتہ لگانا اور حالیہ جی او سی ای مشن شامل ہے جس کا مقصد سمندری گردش کے علم کو بہتر بنانا ہے۔ کشش ثقل گریڈیومیٹر لاک ہیڈ مارٹن کشش ثقل گریڈیومیٹر 1970 کی دہائی کے دوران، امریکی محکمہ میں ایک ایگزیکٹو کے طور پر۔ دفاع کے شعبے سے تعلق رکھنے والے جان بریٹ نے ٹرائڈنٹ 2 نظام کی حمایت کے لیے کشش ثقل کے گریڈیومیٹر کی ترقی کا آغاز کیا۔ فل ٹینسر گریڈینٹ (ایف ٹی جی) سسٹم کے لیے تجارتی درخواستیں طلب کرنے کے لیے ایک کمیٹی کو کمیشن دیا گیا تھا جسے بیل ایرو اسپیس (بعد میں لاک ہیڈ مارٹن نے حاصل کیا) نے تیار کیا تھا اور اسے خفیہ نیویگیشن میں مدد کے لیے ڈیزائن کی گئی امریکی بحریہ کی ٹرائڈنٹ آبدوزیں پر تعینات کیا جا رہا تھا۔ جیسے ہی سرد جنگ قریب آئی، امریکی بحریہ نے کلاسیفائیڈ ٹیکنالوجی جاری کی اور ٹیکنالوجی کی مکمل تجارتی کاری کے لیے دروازے کھول دیے۔ 1990 میں ریلیز ہونے والی فلم دی ہنٹ فار ریڈ اکتوبر میں کشش ثقل گریڈیومیٹر کے وجود کو مشہور طور پر بے نقاب کیا گیا تھا۔ اس وقت دو قسم کے لاک ہیڈ مارٹن گریویٹی گریڈیومیٹر چل رہے ہیں: تھری ڈی فل ٹینسر گریویٹی گریڈیومیٹر (ایف ٹی جی ؛ فکسڈ ونگ طیارے یا جہاز میں تعینات) اور فالکن گریڈیومیٹر (8 ایکسلرومیٹر والا جزوی ٹینسر سسٹم اور فکسڈ ونگ طیارے یا ہیلی کاپٹر میں تعینات)۔ تھری ڈی ایف ٹی جی سسٹم میں تین گریویٹی گریڈیومیٹری آلات (جی جی آئی) ہوتے ہیں، جن میں سے ہر ایک ایکسلرومیٹر کے دو مخالف جوڑوں پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک کتائی ڈسک پر ترتیب دیا جاتا ہے جس کی پیمائش کی سمت گھومنے کی سمت میں ہوتی ہے۔ دیگر کشش ثقل گریڈیومیٹر برقی مستحکم کشش ثقل گریڈیومیٹر یہ کشش ثقل گریڈیومیٹر ہے جو یورپی خلائی ایجنسی کے جی او سی ای مشن پر تعینات ہے۔ یہ ایک تین محور ڈائیگنل گریڈیومیٹر ہے جو الیکٹروسٹیٹک سروو کنٹرولڈ ایکسلرومیٹر کے تین جوڑوں پر مبنی ہے۔ اے آر کے ای ایکس ایکسپلوریشن گریویٹی گریڈیومیٹر اصل میں یورپی خلائی ایجنسی کے لیے تیار کردہ ٹیکنالوجی کا ارتقاء، ایکسپلوریشن گریویٹی گریڈیومیٹر (ای جی جی)، جو اے آر کے ای ایکس (ایک کارپوریشن جو اب ناکارہ ہے) کے ذریعے تیار کیا گیا ہے، اپنی کارکردگی فراہم کرنے کے لیے سپر کنڈکٹیویٹی کے دو اہم اصولوں کا استعمال کرتا ہے: میسنر اثر، جو ای جی جی پروف ماس اور فلکس کوانٹائزیشن فراہم کرتا ہے، جو ای جی جی کو اس کا موروثی استحکام فراہم کرتا ہے۔ ای جی جی کو خاص طور پر اعلی متحرک سروے ماحول کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ربن سینسر گریڈیومیٹر گریوٹیک گریڈیومیٹر سینسر ایک واحد سینسنگ عنصر (ایک ربن) پر مشتمل ہوتا ہے جو کشش ثقل کی میلان قوتوں کا جواب دیتا ہے۔ یہ بور ہول ایپلی کیشنز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یو ڈبلیو اے کشش ثقل گریڈیومیٹر یونیورسٹی آف ویسٹرن آسٹریلیا (عرف وی کے-1) کشش ثقل گریڈیومیٹر ایک سپر کنڈکٹنگ آلہ ہے جو مائیکرو فلیکسر سپورٹڈ بیلنس بیم کے جوڑوں پر مبنی آرتھوگنل کواڈروپول ریسپونڈر (او کیو آر) ڈیزائن کا استعمال کرتا ہے۔ گیڈیکس کشش ثقل گریڈیومیٹر گیڈیکس کشش ثقل گریڈیومیٹر (اے کے اے ہائی ڈیفینیشن ایئر بورن گریویٹی گریڈیومیٹر، ایچ ڈی-اے جی جی) بھی ایک سپر کنڈکٹنگ او کیو آر قسم کا کشش ثقل گریڈیومیٹر ہے، جو میری لینڈ یونیورسٹی میں تیار کردہ ٹیکنالوجی پر مبنی ہے۔ آئی سی او آر ایس گریویٹی گریڈیومیٹر جرمنی میں آئی ایم اے آر نیویگیشن میں تیار کردہ ٹیکنالوجی پر مبنی آئی سی او آر ایس گریویٹی گریڈیومیٹر ایک اسٹریپ ڈاؤن ایئر بورن گریویٹی گریڈیومیٹر ہے۔ ایٹم انٹرفیرومیٹری پر مبنی کوانٹم ٹیکنالوجی کشش ثقل کے گریڈیومیٹر اس وقت دنیا بھر میں متعدد یونیورسٹیوں کی طرف سے تیار کیے جا رہے ہیں اور عملی ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے لگے ہیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط کشش ثقل گریڈیومیٹر سسٹم کی ترقی اور تعیناتی میں پیش رفت اور چیلنجز جی او سی ای مشن پے لوڈ جیو فزیکل سروے جیوڈیسی جیولوجیکل تکنیک کشش ثقل