Kolarin Laajalassa pienen metsätien päässä sijaitsee yksi Suomen 20:stä painovoiman mittauspisteestä. Kallioisella aukiolla satelliittipaikannusantennin masto kohoaa kohti taivasta. Ruskeassa työmaakopissa työtään tekee Suomen ainoa absoluuttigravimetri, joka mittaa alueen painovoimaa ja sen muutoksia.
Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen tutkimusryhmäpäällikkö Mirjam Bilker-Koivula kertoo, että tarkkaa tietoa painovoimasta tarvitaan esimerkiksi satelliittipaikannukseen, vedenjakeluun ja viemäröintiin.
Maa kohoaa, ja se aiheuttaa muutoksia painovoimaan.
– Etäisyys maan keskipisteestä muuttuu, jolloin painovoima kevenee.
Teoreettinen merenpinta
Suomen absoluuttipainovoimamittaukset ovat osa kansainvälistä, tarkimmalle ja korkeimmalle tasolle luokiteltua painovoimajärjestelmää. Siihen on yhdistetty myös matalamman luokan mittaukset.
Suomen absoluuttipainovoimamittaukset ovat osa kansainvälistä, tarkimmalle ja korkeimmalle tasolle luokiteltua painovoimajärjestelmää. Siihen on sidottu myös matalamman luokan mittaukset.
Painovoimatiedon avulla lasketaan myös teoreettinen merenpinta. Tietoa siitä tarvitaan, kun satelliittipaikannuksen avulla mitataan korkeuksia vaikkapa lentoliikenteessä. Sitä kutsutaan geoidimalliksi.
– Juuri viime vuonna julkaisimme uuden 30 prosenttia edellistä tarkemman geoidimallin Suomelle. Sen laskemiseen on käytetty myös absoluuttipainovoimamittauksista saatu tietoa, Bilker-Koivula kertoo.
Maankuori liikkuu
Bilker-Koivulan mukaan tarkkaa ajantasaista tietoa tarvitaan, koska maankuori liikkuu koko ajan. Maa kohoaa edelleen jääkauden jäljiltä. Lapissa se kohoaa muutamia millimetrejä vuodessa, esimerkiksi Kolarissa 6-7 millimetriä. Suurinta maankohoaminen on rannikolla. Esimerkikis Vaasan, Oulun ja Kemin edustalla maa kohoaa lähes senttimetrin vuodessa. Kun maa kohoaa painovoima heikkenee, kun maanpinnan korkeus maan keskipisteestä kasvaa.
Painovoimaan vaikuttavat myös esimerkiksi pohjaveden määrä ja sen liikkeet.
Mikäli maankuoren liikkeitä ei otettaisi huomioon, satelliittipaikannuksen eli GPS:n antama paikka voisi olla jopa kymmeniä senttejä väärässä verrattuna Suomen viralliseen karttaan.
Tarkka tieto paikasta ja korkeuksista on tärkeää muun muassa rakentamisessa. Jos esimerkiksi perustukset ovat väärällä korkeudella, ei viemäröinti välttämättä toimi oikein.
Myös älyliikenne, esimerkiksi robottiautot tai droonit, tarvitsee tarkkaa paikkatietoa toimiakseen turvallisesti.
Suomen ainoa absoluuttigravimetri matkaa tutkijoiden pakettiautossa paikkakunnalla toiselle. Joka vuosi Maanmittauslaitos tekee mittauksia 6–7 asemalla siten, että kolmessa vuodessa suoritetaan mittaukset yhteensä 20 eri paikassa eli absoluuttipainovoimapisteessä.
– Pisteet on valittu niin, että kattavat tasaisesti koko Suomen ja että ne sijaitsevat pysyvien satellipaikannusasemien yhteydessä tai niiden läheisyydessä. Näin saadaan sekä paikannusaikasarjat että painovoima-aikasarjat samoilta paikoilta, kertoo Bilker-Koivula.
Absoluuttigravimetreja on koko maailmassa vain muutamia kymmeniä. Suomeen tämä gravimetri on hankittu yli 20 vuotta sitten.
– Se on päivitetty 2013. Silloin gravimetriin tuli lasisilinteri. Sisäistä mekanismia parannettiin vähän. Nyt se on hieman tarkempi kuin aikaisemmin, Mirjam Birkel-Koivula kertoo.
Hänen mukaansa nykyisenkaltaisen gravimetrin edeltäjä otettiin käyttöön 1980-luvulla, jolloin niitä oli koko maailmassa vain kuusi kappaletta.
Kohta pudotellaan atomeja
Uudet tuulet puhaltavat painovoimamittauksessa, ja siitä pitkän linjan tutkija on innoissaan. Uudet kvanttigravimetrit eivät pudottele fyysisiä massoja vaan atomeita, joita ohjataan ja mitataan laserin avulla.
– Laitteen hyvät puolet ovat, että siinä ei ole mekaanisia liikkuvia osia, jotka kuluvat. Se ei tarvitse niin paljon huoltoa.
Kun nykyisellä laitteella käydään mittaamassa kohteessa kaksi päivää kerrallaan, voidaan kvanttigravimetri jättää töihin vaikka kuukausiksi.
– Se pystyy mittaamaan aikasarjoja siten, että voimme tulla vaikka kolmen kuukauden päästä takaisin katsomaan, miten täällä Kolarissa painovoima vaihtelee ajallisesti. Nykyistä laitetta ei voisi jättää kolmeksi kuukaudeksi mittaamaan, koska laite kuluisi.
