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Gravimètre

Un gravimètre est un instrument de mesure destiné à quantifier le champ de pesanteur.

Un gravimètre Autograv CG-5.
Le gravimètre portatif utilisé durant les excursions en rover lors de la mission Apollo 17.
Gravimètre d'Adolf Repsold datant de 1917.

Principe de la mesure

Un gravimètre est en fait un accéléromètre, car selon le principe d'équivalence, il mesure la même chose. Cependant un gravimètre est spécialisé dans la mesure d'une accélération verticale proche de la pesanteur terrestre dite normale, et avec une grande précision autour de cette valeur.

Les gravimètres peuvent réaliser des mesures relatives ou absolues.

Les gravimètres absolus permettent la mesure directe de l’intensité du champ de pesanteur. Dans les débuts de la géodésie, on a longtemps utilisé des pendules : pendule de Kater, pendule de Repsold, pendule inversé de Holweck-Lejay, etc. Aujourd'hui, on procède généralement par mesure du temps de chute d'un objet dans le vide : le temps de parcours d'une distance donnée permet d'accéder directement à la valeur de l’accélération de la pesanteur, g. L'objet utilisé est généralement un catadioptre, les mesures de distance étant réalisées à l'aide d'un laser dans un interféromètre.

Les gravimètres relatifs utilisent en général des masses suspendues à des ressorts : la mesure de l'allongement des ressorts entre deux points permet d'accéder à la différence de l'intensité du champ de pesanteur entre ces deux points.

Les instruments

Il existe trois types de gravimètres : les gravimètres atomiques absolus, les gravimètres absolus optiques et les gravimètres supraconducteurs.

Précision des instruments de mesure

La précision obtenue est très variable suivant notamment que l'instrument de mesure utilisé est :

  • Un appareil de laboratoire, employĂ© dans des conditions très strictes (vibrations, masses parasites, etc.) . La prĂ©cision des appareils de laboratoire peut atteindre microgal (on rappelle que l'intensitĂ© du champ de pesanteur terrestre au voisinage du sol est de l'ordre de 980 000 mGal, soit 9,8 m/s2, et qu'une diffĂ©rence d'altitude de cm correspond Ă  une variation de l'ordre de 3 microgals).
  • Un appareil de terrain, qui peut ĂŞtre fixe ou mobile, embarquĂ© sur un navire (gravimètre marin) ou un aĂ©ronef (gravimètre aĂ©roportĂ©). Les gravimètres marins peuvent atteindre une prĂ©cision de l'ordre du milligal.

Utilisation des gravimètres

  • Utilisation scientifique : Ă©tude des variations du champ de pesanteur, de la rĂ©partition des masses dans la croĂ»te terrestre, du rebond post-glaciaire, les marĂ©es terrestres[1], etc.
  • GĂ©nie civil et travaux publics : recherche de vides dans le sol Ă  partir de mesures rĂ©alisĂ©es en surface (souvent appelĂ©e microgravimĂ©trie).
  • Prospection pĂ©trolière : recherche de nappes d'hydrocarbures, qui correspondent Ă  des diffĂ©rences de densitĂ© par rapport aux roches environnantes (mesure de gravitĂ© dans les puits de prospection, ou Ă  partir de la surface).
  • Navigation sous-marine : Ă  partir d'une carte du champ de pesanteur et d'un gravimètre marin, il est possible de naviguer avec prĂ©cision de manière très discrète.
  • PrĂ©vention volcanique : on utilise les gravimètres pour prĂ©voir des Ă©ruptions volcaniques.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Notes et références

  1. André Libault, « Gravimétrie et marées terrestres. », Annales de géographie, vol. 61, no 324,‎ , p. 154–155 (lire en ligne, consulté le )
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