La Terra sobre una balança

Vista des de lluny per un astronauta, la Terra és un bonic planeta blau, perfectament arrodonit. Vista pels estudiosos de la força de la gravetat, els especialistes en geomàtica, la cosa canvia. Aquesta perfecció no és tal, ja que el planeta on vivim els apareix amb una forma de patata amb bonys. És una representació exagerada, però més realista, basada en les mesures de la gravetat que han pres diferents satèl·lits i que mostren com varia a tot el planeta la força que manté els nostres peus enganxats al sòl. I això és així perquè, entre altres coses, la Terra no és tan rodona com sembla. Aquesta imatge imaginària i exagerada, però més realista, és el que s'anomena geoide .

Conèixer el geoide i, al capdavall, quina força de la gravetat hi ha en cada indret, serveix per tenir dades sobre els accidents geogràfics, els materials que hi ha a l'interior del planeta i com varia el nivell del mar. Entre moltes aplicacions, poder precisar la força de la gravetat pot servir per trobar nous recursos i fer un seguiment dels que ja es coneixen, per fer mapes de zones encara desconegudes i per precisar com el canvi climàtic afecta els nostres mars.

La variabilitat de la gravetat

A Catalunya, on trobem més intensitat de la gravetat és en l'àrea del cap de Creus. I això només es detecta amb gravímetres, no a través dels satèl·lits, explica Ismael Colomina, director de l'Institut de Geomàtica -situat en el Parc Mediterrani de la Tecnologia, a Castelldefels-, des d'on es participa en el projecte europeu GAL per aconseguir dades locals molt precises sobre la força de la gravetat.

Els investigadors del projecte GAL han dissenyat una avioneta equipada amb una sèrie d'aparells d'alta precisió. Es tracta d'una tecnologia en proves que, a més, permetrà reduir els costos d'aquestes tècniques.

Actualment, dos grans satèl·lits han pogut fer un mapa general de la gravetat a la Terra, el satèl·lit GRACE de la NASA i el GOCE, de l'Agència Europea de l'Espai (ESA). "Si mesures la gravetat a llarga distància, per més precís que sigui el teu instrument tens una resolució limitada", explica Colomina, en referència a l'aportació que suposa el GAL. De fet, la tecnologia d'aquest projecte incorpora dades del satèl·lit GOCE amb què podrà ser encara més precisa. També utilitza el GPS per incorporar als càlculs una altra variable: el moviment del mateix avió mentre mesura. Així s'evita que distorsioni el resultat final sobre la força de la gravetat en un lloc concret. "Imagina quan es pesa un nadó, si es mou el pes va oscil·lant. L'avió seria com el nadó i per això cal incorporar aquesta variable al càlcul", explica Colomina. Més endavant, el GAL deixarà d'utilitzar el GPS nord-americà per fer servir els satèl·lits de navegació europeus Galileu.

La força de la gravetat és la suma de la força d'atracció del nostre planeta més altres variables addicionals com la força centrífuga que es crea quan la Terra gira, però que no és la mateixa als pols del planeta que a l'equador. Si una persona es pesés amb una balança de precisió en algun indret de l'equador i als pols Nord o Sud, veuríem que el pes és un 0,5% inferior a l'equador que als pols. En aquest cas, no tenir en compte la diferència no tindria conseqüències. No significa que uns toquin de peus a terra més que altres. En la construcció d'un pont o un aqüeducte sí que en té, de conseqüències.

La importància de la densitat

Les diferències entre un indret o altre encara poden augmentar en funció de la densitat del terreny sobre el que actuïn totes aquestes forces. És a dir, dels materials dels quals està compost. No és la mateixa densitat la d'una cova o una mina de carbó, que la de muntanyes altes, d'una vall o d'un mar. De fet, la gravimetria també s'utilitza per detectar recursos naturals.

Les primeres aplicacions que es deriven dels esforços per detallar les diferents forces de gravetat ja han començat a arribar. El passat mes de desembre el satèl·lit GRACE va trobar, gràcies a la variació en els càlculs de la gravetat, que les reserves d'aigua dels rius Tigris i Eufrates han disminuït en una dècada a causa de la sobreexplotació d'aqüífers subterranis.

Per altra banda, els investigadors que treballen amb les dades del satèl·lit europeu GOCE s'han centrat en l'estudi de la dinàmica del gel polar i del canvi climàtic. També contribuiran a entendre millor els terratrèmols, que segons l'Agència Europea de l'Espai deixen una empremta visible en les mesures del camp de la gravetat. De fet, als registres de GOCE hi ha constància del terratrèmol que va afectar el Japó el 2011. És més, els moviments han modificat el geoide.

Interessos geopolítics

Mesurar la força de la gravetat també aporta dades per conèixer la geografia desconeguda encara de molts punts del planeta, sobretot a les grans serralades d'Amèrica Llatina. De fet, el centre català va començar a treballar a Bolívia en un projecte, de moment aturat, per conèixer millor la serra andina, amb zones encara avui inexplorades.

L'Àrtic és la zona del planeta d'on més bé es coneix la gravetat. Durant la Guerra Freda havia de ser la ruta dels míssils que s'enviessin entre soviètics i nord-americans i, per tant, totes dues potències mundials els van estudiar a fons. Per tenir punteria calia conèixer amb tot detall com podia intervenir la variabilitat de la força de la gravetat en la trajectòria del projectil.