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在珠穆朗玛峰和南极洲这两个截然不同的地理奇观之间,有一个看似简单却充满科学韵味的问题:假如一个人同时在两地称体重,得到的体重数据是否相同?

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南极洲(图源:《知识就是力量》杂志)

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重力之谜

在物理学中,有一个极其常见的公式:物体受到的重力(G)=物体的质量(m)×重力加速度(g)。以此,我们可以推出:物体的质量(m)=物体受到的重力(G)÷重力加速度(g)。这也是体重秤工作时最主要的物理学原理。

地球重力场是地球最为基本的物理场之一,是地球内部、地表及外部空间物质分布与运动信息的综合反映,因此,对地球绝对重力场进行精确测量具有重要意义。

地理位置的纬度和海拔是对重力加速度量值影响最大的两个因素。除此之外,重力加速度还会随时间的变化而变化,因为地球会受到周围天体(主要是月球、太阳)的引潮力影响而产生固体潮。固体潮呈周期性变化,每天随时间的变化最大将会影响重力加速度量值小数点后的第6位。

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寻找重力加速度

中山站数据

2019年10月~2020年4月,我有幸参加了中国第36次南极科学考察,携带中国计量科学研究院自主研发的NIM-3C型绝对重力仪,乘坐“雪龙”号极地科考破冰船到达中山站,建设了我国计量史上第一个计量校准点。

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(图源:《知识就是力量》杂志)

在中山站,我不仅搭建了工作帐篷,还在野外经受住了11级暴风雪的考验,获得了连续70多天的一手极地绝对重力加速度测量数据,约为9.83m/s2(米每二次方秒,重力加速度单位)。

珠穆朗玛峰数据

2023年5月19日~21日,“西藏高海拔地区重力加速度多站点测量研究”课题组携带NIM-3C型绝对重力仪,在珠穆朗玛峰地区开展了精密测量工作。

课题组克服了高海拔、高原反应、大风等不利因素,争分夺秒、顶风冒雪工作了三天两晚,首次取得了世界最高海拔的绝对重力测量成果。

该成果不仅提供了绝对重力加速度的数据修正,让其他设备在珠穆朗玛峰地区进行测量时可以更准确、可靠,还修正了珠穆朗玛峰高程测量数据。在珠穆朗玛峰大本营,我们测得重力加速度值约为9.78m/s2。

撰文 | 粟多武 徐俊杰

责任编辑 | 牛一名 高琳 段阳阳

运营编辑 | 段阳阳

质量审核 | 业蕾

❖ 文章来源:《知识就是力量》杂志

《极巅称量:“我”在世界之极称体重》 ❖

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