Un gravimètre est un type spécialisé d’accéléromètre conçu pour mesurer le champ gravitationnel local de la Terre. Dans une conception la plus basique, un gravimètre est simplement une dérivation hautement développée d’une échelle utilisée pour peser un objet. De cette façon, les gravimètres fonctionnent sur le même principe que tout autre accéléromètre, en mesurant l’accélération par rapport à une base statique, mais sont conçus pour être beaucoup plus sensibles qu’un accéléromètre typique afin de mesurer les changements infimes de la gravité terrestre qui peuvent se produire. en raison de la forme de la planète ou des caractéristiques géologiques locales.
Contrairement à d’autres accéléromètres qui affichent les mesures en unités d’accélération courantes, un gravimètre lit en unités appelées gals. Une gal est définie comme 1 centimètre par seconde au carré. La mesure de la gravité de la Terre à sa surface varie entre 976 et 983 gallons. Les fluctuations dues aux montagnes et à d’autres caractéristiques du terrain de densité variable vont généralement de dizaines à des centaines de milligal.
Communément, les gravimètres sont utilisés dans les mines de pétrole et de minéraux, ainsi que pour divers types de recherche géophysique, y compris la sismologie. Il existe deux types distincts de gravimètres : absolus et relatifs. Alors qu’un gravimètre absolu mesure la gravité locale en gallons en tant qu’unité absolue, les gravimètres relatifs comparent la gravité à un endroit avec un autre et doivent être étalonnés à l’endroit connu pour fournir le rapport entre les deux endroits. Un gravimètre absolu est généralement utilisé pour étalonner un gravimètre relatif et fonctionne en mesurant l’accélération d’une masse dans une chute libre sous vide. Les gravimètres absolus et relatifs sont disponibles dans des tailles qui rendent alors possible le travail sur le terrain.
Un gravimètre relatif commun est généralement composé d’un poids attaché à un ressort. Il mesure la quantité de poids qui étire le ressort en tant que force de gravité. Les meilleurs gravimètres relatifs construits de cette manière sont précis à environ 1 microgal.
Actuellement, les gravimètres relatifs les plus précis fonctionnent cependant en suspendant une petite sphère dans un champ magnétique stable, l’énergie nécessaire pour créer le champ magnétique qui suspend la sphère étant proportionnelle à la gravité terrestre. Ces appareils sont connus sous le nom de gravimètres supraconducteurs. Dans un tel gravimètre, la sphère elle-même est constituée d’une sphère de niobium supraconductrice qui est refroidie avec de l’hélium liquide, la rendant magnétiquement répulsive. Ces appareils sont capables de mesurer la gravité jusqu’à un nanogal, qui est un millième de milliardième de la force de gravité de la Terre.