Hi-Tech

Схема нового прибора. Черным показаны пружины, а темно-серым - грузы. Изображение авторов исследования

Физики разработали прибор, который позволяет очень точно измерять гравитационное поле. Принципиальная схема прибора приведена в статье в журнале Cryogenics. Кратко устройство описывает New Scientist.

Приборы, определяющие интенсивность гравитационного поля в той или иной точке планеты, были разработаны относительно давно. Они состоят из двух грузов, закрепленных на пружинах. Когда один из грузов находится ближе к поверхности планеты, чем другой, он сильнее притягивается к ней, а значит, сильнее тянет пружину. Оценивая натяжение двух пружин, ученые могут составить карту гравитационного поля, которая отражает рельеф поверхности (например, горы представляют собой дополнительную массу и усиливают гравитационное воздействие).

Все подобные приборы, разработанные на сегодняшний день, имеют массу порядка сотен килограммов. Современные технологии не позволяют запускать столь тяжелые агрегаты к другим планетам. Устройство, созданное авторами новой работы, позволяет решить эту проблему, так как весит не больше одного килограмма.

При создании устройства использовался тот же принцип, что и в "обычных" приборах для измерения гравитационного поля. Однако миниатюрные грузы разнесены друг от друга на расстояние нескольких сантиметров (обычный порядок этой величины - около полуметра). Изменения гравитационного поля "сдвигают" грузы на очень незначительное расстояние. Чтобы зарегистрировать такие крошечные сдвиги, пружины прибора чрезвычайно тонкие, а точность измерения положения грузов составляет около одного пикометра (пикометр - 1х10^-12 метра).

Согласно расчетам авторов работы, такой прибор, размещенный на орбитальном аппарате, позволит зафиксировать изменения гравитационного поля, вызванные различными структурами размером свыше 200 километров. В частности, с помощью прибора можно будет оценить, насколько глубоко горы "уходят" в мантию, или найти океаны, находящиеся под поверхностью (они были найдены, например, на спутнике Сатурна Энцеладе).

В настоящее время ученые составляют карту гравитационного поля Земли, используя данные, собранные аппаратом GOCE. Эта информация поможет уточнить геометрическую форму нашей планеты. Несмотря на то, что она имеет собственное название - геоид - ее точных характеристик у исследователей нет.