Suprajohtava gravimetri
(kuva geodesian kuva-arkistosta)
Metsähovin painovoimalaboratoriossa tutkitaan suprajohtavan gravimetrin avulla maapallon dynamiikkaa. Subrajohtava gravimetri GWR T020 on ollut yhtäjaksoisesti toiminnassa vuodesta 1994 lähtien. Laitteita on toiminnassa tällä hetkellä maailmanlaajuisesti noin 20 asemalla.
Subrajohtava gravimetri on yli kaksi vuosikymmentä ollut ylivoimainen laite tutkimaan erilaisia paikallisia ja globaaleja geodynamiikan ilmiöitä, jotka aiheuttavat painovoiman ajallisia muutoksia johtuen laitteen erinomaisen suuresta herkkyydestä ja pienestä käynnistä. Suprajohtava gravimetri perustuu suprajohtavan testimassan leijuntaan pysyvässä magneettikentässä.
Subrajohtava gravimetri toimii myös erinomaisena pitkäjaksoisena seismometrinä. Metsähovin asema on pienen taustakohinansa takia sopiva seismisiin tutkimuksiin. Kaikkein pitkäikäisin on radiaalinen moodi 0S0 (20 minuuttia), joka oli havaittavissa Metsähovissa 3 kk Sumatran suuren maanjäristyksen jälkeen 26.12.2004. Periodien kasvaessa kymmeniin minuutteihin, tulee subrajohtava gravimetri ylivoimaiseksi perinteisiin instrumentteihin nähden. Maapallon vapaat värähtelyt virittyvät hyvin isojen maanjäristysten jälkeen. Hyvin heikko maapallon jatkuva ”tausta” ominaisvärähtely on myös havaittu Metsähovissa. Yleinen paikallinen ja globaalinen vedenkiertokulku, joka sisältää sateen, lumen ja pohjaveden, vaikuttavat painovoimaan sekä vetovoiman että kuormituksen kautta, näkyvät havainnoissa selvästi. Yhden metrin vaihtelu paikallisessa pohjavedessä Metsähovissa vaikuttaa painovoimaan noin 2.8 mgal. Subrajohtava gravimetri on tullut siten myös tutkimusvälineeksi hydrologian alueelle. Merkitys on kohonnut uusien painovoimasatelliittien (CHAMP ja GRACE) havaintojen tulkinnassa. Yksi huomattava löytö on ollut paikallisen lumikuorman vaikuttavan huomattavasti painovoimaan. Paikallisen hydrologisten efektien korjaaminen on toisaalta mahdollistanut alueellisten ja globaalien ilmiöitten havainnoimisen. Subrajohtavan gravimetrin havaintoaineisto on lähetetty GGP-projektiin (Global Geodynamics Project), josta aineisto on myös muiden maiden käytettävissä. Yhdistämällä havaintoja useammalta asemalta, voidaan pienentää kohinaa ja tutkia ilmiöitä, jotka ovat liian heikkoja havaittavaksi yhdeltä asemalta. Ajallisesti voidaan tutkia ilmiöitä, joiden periodi on sekunneista vuosiin.
Itämeren aiheuttamaa maankuoren kuormitusta lasketaan käyttämällä meriveden pinnan korkeusmalleja. Mallit perustuvat mareografien aineistoon koko Itämeren alueella. Puoli- ja vuorokautinen vuoksi aiheuttaa suurimmat ajalliset muutokset painovoimassa. Ilmakehän aiheuttamaa maankuoren kuormitusta ja sen vaikutusta painovoimaan on tutkittu käyttämällä Ilmatieteen laitoksen toimittamaa HIRLAM ilmanpainehilan aineistoa. Ilmanpainetietojen ja Itämeren vedenkorkeustietojen yhdistäminen on ollut erittäin tuloksellista, sillä näiden avulla voidaan koko Suomen alueelle laskea ilmanpaineen muutoksista johtuvia maankuoren vertikaaliliikkeitä sekä tutkia maankuoren elastisia deformaatiota. Metsähovin painovoimalaboratorion ympäristössä on kohteena Suomen Akatemian tutkimusprojektissa, joka tutkitaan maankosteuden ja painovoiman välistä yhteyttä. Yhteistyökumppaneina ovat Teknillinen Korkeakoulun kalliotekniikan osasto, Geologian tutkimuskeskus ja Suomen ympäristökeskus. Laboratorion ympäristössä jatkettiin maatutkamittauksia alueen kalliorakenteen sekä irtomaan paksuuden selvittämiseksi.
Yhteyshenkilöt:
Metsähovin tutkimusasemaan kuuluvat
Suprajohtava gravimetri
VLBI (pitkäkantainterferometria)