S klimatickými změnami a rostoucím suchem vodohospodáři stále bedlivěji zjišťují stav podzemních vod. Zpravidla jim k tomu slouží monitorovací vrty. K nim je zapotřebí získat stavební povolení a provést nezbytnou stavební činnost. Ta ovšem není vždy možná například v chráněných oblastech, v památkové zóně, v městské zástavbě nebo třeba na soukromém pozemku.

Vědci ve Výzkumném ústavu geodetickém, topografickém a kartografickém ve Zdibech u Prahy mají k dispozici účinnou metodu, jak zjistit změny zásob podpovrchových vod, aniž by bylo nutné provádět složité vrty. Možná trochu překvapivě k tomu používají přístroj určený k značně odlišným účelům – k měření zemské tíže.

Vědci vyvinuli kontaktní čočky, které dokáží rozpoznat rakovinu. Ilustrační fotografie.
Vědci vytvořili čočky, které rozpoznají rakovinu. Pomůžou k tomu slzy

Jedná se o absolutní gravimetr, asi stopadesátikilové zařízení, které měří, jak silně nás Země přitahuje. To se mění i díky proměnlivým hmotnostem pod přístrojem. „Když naprší nebo se zvedne hladina podzemní vody, tak se zvýší hmota pod gravimetrem a on zachytí její gravitační účinek,“ popsal princip Vojtech Pálinkáš, výzkumník z Geodetické observatoře Pecný v Ondřejově nedaleko Prahy.

Díky opakovaným měřením na jednom místě a porovnání rozdílů jsou geodeti schopni říct, jak se množství podpovrchových vod změnilo. Takže například po zimě při jarním tání sněhu obvykle naměří podstatně větší zemskou tíži než v létě.

Zmíněnou metodou jde podle ředitele Výzkumného ústavu geodetického, topografického a kartografického Jiřího Drozdy například zjistit, zda nějaká intenzivní těžba neodtáhla podzemní vodu jinam. „Jsme schopni vypočítat, jak se množství podpovrchových vod v okolí do 500 metrů změnilo, například jestli došlo ke změně, která odpovídá nárůstu či poklesu hladiny podzemní vody o jednotky centimetrů,“ upřesnil.

České podmínky měření svědčí

Jak vysvětlil geodet Vojtech Pálinkáš, měření gravimetrem se za účelem sledování podpovrchových vod v Česku dají provádět velmi přesně díky zdejším podmínkám. „Naší výhodou je, že tu nemáme žádné aktivní vulkány a výrazná zemětřesení, takže víme, že většinu změn v naměřených hodnotách má na svědomí právě voda,“ popsal. K přesnosti měření přispívá i fakt, že jsme vnitrozemský stát daleko od moře a neovlivňuje nás tolik vzdouvání oceánu, příliv a odliv.

Gravimetry ale primárně slouží k jiným účelům. „Naším primárním cílem je, že zkoumáme změnu gravitačního potenciálu Země, což souvisí například s družicemi kroužícími kolem těžiště Země nebo s GPS souřadnicemi. Údaje proto poskytujeme do celosvětové sítě a podle těchto údajů se upravují dráhy satelitů,“ vysvětlil Jiří Drozda.

CT snímek ledvin - ilustrační foto.
Přelomový objev: Vědcům se podařilo změnit krevní skupinu ledviny od dárce

Bez informací o tíhovém poli, v němž člověk měří, by také nešlo přesně určit nadmořskou výšku. „Rozdíly geometrických výšek z GPS a výšek nadmořských dosahují až sto metrů a ani v Česku je nelze považovat za konstantní, zde se rozdíly pohybují v jednotkách metrů. My přitom potřebujeme běžně určovat výšku na centimetr přesně,“ vysvětlil Vojtech Pálinkáš.

Podobně důležité jsou tyto přístroje i v metrologii, jednak při nové realizaci jednotky hmotnosti, ale také například při kalibraci vah. „Hmotnost tělesa lze do značné míry považovat za neměnnou. Když ale těleso zvážíte na pólu, kde je největší zemská přitažlivost, naměříte větší tíhu než na rovníku, kde jsme nejdále od zemské osy a odstředivou silou nás to nejvíce ‚odnáší‘ od Země pryč a je tam tíže nejnižší,“ objasnil vědec.