Si algo está arriba o algo está abajo no tiene problema de interpretación y todos lo entendemos sin dificultad, sin embargo, este concepto está atado a un fenómeno de la Tierra y de otros cuerpos celestes: la gravedad.
En el espacio, arriba o abajo empiezan a perder sentido porque el marco de referencia ya no es la superficie de la Tierra, que es donde vivimos y donde estamos acostumbrados a sentir los efectos de la gravedad terrestre. La gravedad es una capacidad intrínseca de los objetos con masa. Otra cosa es medir sus valores, es decir, la aceleración producida en un objeto a diferentes altitudes en la superficie de la Tierra (o en otros planetas).
Hasta el final del siglo XVIII, todas las mediciones de gravedad fueron hechas por medio de péndulos y fueron absolutas, es decir, se midieron tanto el periodo de oscilación y la longitud del péndulo en un sitio dado y la aceleración de la gravedad (g) calculada a partir de estas dos cantidades.
Las mediciones eran bastante largas y complicadas, y se hicieron principalmente en condiciones de laboratorio. De fundamental importancia para la historia de la gravimetría sigue siendo la medida absoluta hecha por Kühnen y Furtwängler, entre 1898 y 1904 en Potsdam, que fue utilizada como la base para el sistema de gravedad Potsdam introducido en 1908 y que se extendió en todo el mundo.
A pesar de la duración de las mediciones, el dato Potsdam tenía un error sistemático significativo que fue descubierto sólo varios años más tarde. En 1817, Kater inventó el péndulo reversible, un péndulo que se puede colgar de cualquiera de los dos puntos extremos.
Un avance significativo en las mediciones de gravedad fue resultado de la introducción de los gravímetros relativos de resorte. La medición relativa se refiere a establecer las diferencias en g entre un sitio y otro. Estos instrumentos son dispositivos en los que la fuerza sobre una masa debida a la gravedad es equilibrada por la fuerza de recuperación de un muelle que es básicamente un peso. Históricamente los gravímetros de resorte se pueden dividir en dos tipos: lineal, en el que las condiciones de equilibrio son entre dos fuerzas (elástica y gravitacional) y astatic, en el que una condición cerca del equilibrio se alcanza igualando el impulso de la gravitatoria y elástica. La gran mayoría de los gravímetros modernos pertenece a la segunda categoría.
Desde 1934, cuando LaCoste hizo su primer medidor de gravedad basado en el resorte de longitud cero (que en realidad nació como sismómetro de largo período ), este tipo de gravímetro ha dominado la escena de la gravimetría relativa.
El descubrimiento de la superconductividad en ciertos materiales a baja temperatura dio lugar a un nuevo tipo de gravímetros de resorte, que son, al menos en principio, libres de deriva (desviación continua de un valor). En el gravímetro superconductor, la masa de ensayo, una esfera metálica hecha de o revestida con una capa de metal superconductor, se levita por medio de un campo magnético generado por una corriente que fluye en una bobina superconductora. El instrumento se instala en un lugar fijo y mide las variaciones de gravedad con el tiempo. Los cambios medidos en la corriente necesaria para mantener la masa de ensayo en la posición de referencia son proporcionales a las variaciones en el campo gravitatorio como los resultados por las mareas, las variaciones de la presión barométrica y, movimientos de masas atmosféricas locales, o variaciones de densidad dentro de la Tierra.
Gravímetros superconductores, inventados por Prothero y Goodkind a mediados de los 60, proporcionan una sensibilidad muy elevada, del orden de 10-10 y, debido a las propiedades superconductoras, pueden ser casi libres de deriva.
Todos los gravímetros relativos requieren de una calibración con el fin de determinar qué cambios de longitud del muelle o de la corriente eléctrica corresponden a un cambio gravitatorio dado. Los gravímetros relativos han sido ampliamente usados para realizar mediciones en tierra, en la superficie del mar, en el fondo del mar y desde el aire. Todo problema geofísico, así como varios problemas geodésicos se pueden resolver usando técnicas relativas. El problema básico de la metrología geodésica (mediciones de alturas y posiciones con alta precisión en la Tierra), sin embargo, no se puede resolver mediante la gravimetría relativa.
En una entrega subsecuente, platicaremos más del tema y de las últimas tecnologías para medir la gravedad relativa así como del otro tipo de gravímetros, los de medición absoluta y los aportes de México.
