在珠穆朗瑪峰和南極洲這兩個截然不同的地理奇觀之間,有一個看似簡單卻充滿科學韻味的問題:假如一個人同時在兩地稱體重,得到的體重數據是否相同?
南極洲(圖源:《知識就是力量》雜志)
重力之謎
在物理學中,有一個極其常見的公式:物體受到的重力(G)=物體的質量(m)×重力加速度(g)。以此,我們可以推出:物體的質量(m)=物體受到的重力(G)÷重力加速度(g)。這也是體重秤工作時最主要的物理學原理。
地球重力場是地球最為基本的物理場之一,是地球內部、地表及外部空間物質分布與運動信息的綜合反映,因此,對地球絕對重力場進行精確測量具有重要意義。
地理位置的緯度和海拔是對重力加速度量值影響最大的兩個因素。除此之外,重力加速度還會隨時間的變化而變化,因為地球會受到周圍天體(主要是月球、太陽)的引潮力影響而產生固體潮。固體潮呈周期性變化,每天隨時間的變化最大將會影響重力加速度量值小數點后的第6位。
尋找重力加速度
中山站數據
2019年10月~2020年4月,我有幸參加了中國第36次南極科學考察,攜帶中國計量科學研究院自主研發的NIM-3C型絕對重力儀,乘坐“雪龍”號極地科考破冰船到達中山站,建設了我國計量史上第一個計量校準點。
(圖源:《知識就是力量》雜志)
在中山站,我不僅搭建了工作帳篷,還在野外經受住了11級暴風雪的考驗,獲得了連續70多天的一手極地絕對重力加速度測量數據,約為9.83m/s2(米每二次方秒,重力加速度單位)。
珠穆朗瑪峰數據
2023年5月19日~21日,“西藏高海拔地區重力加速度多站點測量研究”課題組攜帶NIM-3C型絕對重力儀,在珠穆朗瑪峰地區開展了精密測量工作。
課題組克服了高海拔、高原反應、大風等不利因素,爭分奪秒、頂風冒雪工作了三天兩晚,首次取得了世界最高海拔的絕對重力測量成果。
該成果不僅提供了絕對重力加速度的數據修正,讓其他設備在珠穆朗瑪峰地區進行測量時可以更準確、可靠,還修正了珠穆朗瑪峰高程測量數據。在珠穆朗瑪峰大本營,我們測得重力加速度值約為9.78m/s2。
責任編輯|牛一名 高琳 趙青云
運營編輯|趙青云
質量審核 | 岳煥琦 王維嘉
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《極巔稱量:“我”在世界之極稱體重》,撰文/粟多武、徐俊杰,原文有刪改,原創作品轉載請注明來源。
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