中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)訊 萬(wàn)眾期待的太空三人組在中國(guó)空間站順利完成了第二次授課，4項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)讓大家看得意猶未盡。與太空的微重力環(huán)境截然不同，在地球上生活的我們之所以能“腳踏實(shí)地”，則是跟它有關(guān)——重力加速度。

重力加速度作為物理學(xué)中的重要概念，是重力計(jì)算的重要參數(shù)，那重力加速度是如何定義的？又是如何測(cè)量的？會(huì)受哪些因素影響呢？一起來(lái)了解一下吧。

什么是重力加速度？

首先來(lái)復(fù)習(xí)一下兩個(gè)既熟悉又陌生的概念：

重力是由兩個(gè)力綜合作用所形成的，分別為來(lái)自地球的萬(wàn)有引力和物體繞地軸轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力。

加速度是描述速度變化快慢的物理量，是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值。

重力對(duì)自由下落的物體產(chǎn)生的加速度，就稱為重力加速度，通常用字母g表示，單位為m/s2。

計(jì)量小知識(shí)

由于伽利略通過(guò)著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)首次測(cè)量了重力加速度，因此，為紀(jì)念這位偉大的科學(xué)家，重力加速度的單位除了國(guó)際制單位“m/s2”外，還有一個(gè)非國(guó)際制單位“伽（Gal）”。

1 Gal = 1 cm/s2

影響重力加速度的因素

1.緯度

重力加速度隨緯度的增加而增大，且南北半球的變化規(guī)律一致。

緯度越高的地點(diǎn)越靠近地球兩極，相應(yīng)的重力加速度就越大，兩極處的重力加速度值為最大。兩極處比赤道處的重力加速度值大了約0.5%。

2.海拔

重力加速度隨海拔的增加而減小。

在其他條件相同的前提下，從海平面升高至珠穆朗瑪峰的高度，會(huì)使重力加速度值減少約0.28%。

課間提問(wèn)

從荷蘭拉貨去非洲，貨物憑空“消失”了好幾噸？你知道這是為什么了嗎？

3.地形與地質(zhì)

地形和地質(zhì)的局部變化，包括極地冰川融化導(dǎo)致的冰川質(zhì)量減少而海水質(zhì)量增加；地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的山峰高度與質(zhì)量變化等，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量分布不勻，從而使重力加速度值產(chǎn)生波動(dòng)。

根據(jù)GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)繪制的重力異常圖顯示了實(shí)際地表與理想地表（完全均勻且無(wú)特征的地表）之間的重力加速度值差異。最深的藍(lán)色和最深的紅色分別代表重力加速度差值為 -50 mGal 和 50 mGal，而綠色則表示差值為0。

4.潮汐

地球上物體受到的潮汐力是由兩種力綜合作用形成的，分別為來(lái)自太陽(yáng)與月亮的萬(wàn)有引力和物體隨地球公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力。因?yàn)檫@些力一直在變化著，所以地球上的潮汐力也在不停地變化，而潮汐力的變化會(huì)導(dǎo)致大江大海出現(xiàn)潮汐現(xiàn)象，同時(shí)也對(duì)重力加速度值產(chǎn)生影響。

不過(guò)，潮汐因素對(duì)重力加速度的影響相對(duì)較小，一天中重力加速度值產(chǎn)生的典型變化約 0.2 mGal。

計(jì)量小知識(shí)

1901年，第三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)將在緯度45°的海平面精確測(cè)得物體的重力加速度 g = 9.80665 m/s2 作為重力加速度的標(biāo)準(zhǔn)值。

重力加速度的測(cè)量

目前，測(cè)量重力加速度的儀器設(shè)備統(tǒng)稱為“重力儀”，分為絕對(duì)重力儀和相對(duì)重力儀兩類：

絕對(duì)重力儀可直接測(cè)量某處重力加速度的值。一般精度很高，但不便移動(dòng)，常作為計(jì)量基準(zhǔn)使用。

相對(duì)重力儀則通過(guò)測(cè)量某處相對(duì)于重力基準(zhǔn)所在處基準(zhǔn)值的偏差值，間接得到該處的重力加速度值。一般精度相對(duì)較低，但便于移動(dòng)，可在車輛、飛機(jī)、船舶、潛艇甚至衛(wèi)星上使用，需要定期校準(zhǔn)。

計(jì)量小知識(shí)

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院憑借尖端量子科技自主研制的NIM-3A型光學(xué)干涉絕對(duì)重力儀和NIM-AAG1型冷原子干涉絕對(duì)重力儀，在第十屆全球絕對(duì)重力儀關(guān)鍵比對(duì)中，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的重力點(diǎn)位成為了全球重力測(cè)量量值的溯源地和基準(zhǔn)原點(diǎn)，并建立了“國(guó)家重力加速度計(jì)量基準(zhǔn)”。

重力加速度測(cè)量的應(yīng)用

量值傳遞與溯源

凡是利用重力效應(yīng)進(jìn)行的計(jì)量均須在準(zhǔn)確計(jì)量重力加速度的基礎(chǔ)上進(jìn)行，例如：在我國(guó)西藏自治區(qū)以外生產(chǎn)及校準(zhǔn)過(guò)的力值和壓力元件，在西藏使用的時(shí)候，通常需要根據(jù)兩地的重力加速度值進(jìn)行修正。

地球物理研究

研究對(duì)象包括河流、洋流、冰川、海洋、大氣和地球內(nèi)部物質(zhì)的變化及其影響，以及地球潮汐、地核振蕩和地磁場(chǎng)等。

應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害

包括監(jiān)測(cè)地殼變形，研究板塊移動(dòng)、地震、火山及氣候異常現(xiàn)象，并改進(jìn)自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)方法等。

勘探地球資源

包括水資源、油氣資源和礦產(chǎn)資源等。

（供稿：上海市市場(chǎng)監(jiān)管局）