万众期待的太空三人组
在中国空间站顺利完成了第二次授课
4项有趣的实验让大家看得意犹未尽
与太空的微重力环境截然不同
在地球上生活的我们
之所以能“脚踏实地”
则是跟它有关
——重力加速度
重力加速度作为物理学中的重要概念
是重力计算的重要参数
那重力加速度是如何定义的？
又是如何测量的？
会受哪些因素影响呢？
一起来了解一下吧~
什么是重力加速度？
首先来复习一下两个既熟悉又陌生的概念：
重力是由两个力综合作用所形成的，分别为来自地球的万有引力和物体绕地轴转动所产生的离心力。
加速度是描述速度变化快慢的物理量，是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值。
重力对自由下落的物体产生的加速度，就称为重力加速度，通常用字母g表示，单位为m/s2。
计量小知识
►由于伽利略通过著名的比萨斜塔实验首次测量了重力加速度，因此，为纪念这位伟大的科学家，重力加速度的单位除了国际制单位“m/s2”外，还有一个非国际制单位“伽（Gal）”。
1 Gal = 1 cm/s2
影响重力加速度的因素
1.纬度
重力加速度随纬度的增加而增大，且南北半球的变化规律一致。
纬度越高的地点越靠近地球两极，相应的重力加速度就越大，两极处的重力加速度值为最大。两极处比赤道处的重力加速度值大了约0.5%。
⊙不同纬度下重力加速度值
2.海拔
重力加速度随海拔的增加而减小。
在其他条件相同的前提下，从海平面升高至珠穆朗玛峰的高度，会使重力加速度值减少约0.28%。
⊙不同海拔下重力加速度值测量结果
课间提问
►从荷兰拉货去非洲，货物凭空“消失”了好几吨？
你知道这是为什么了吗？
3.地形与地质
地形和地质的局部变化，包括极地冰川融化导致的冰川质量减少而海水质量增加；地壳运动导致的山峰高度与质量变化等，会导致质量分布不匀，从而使重力加速度值产生波动。
根据GRACE卫星数据绘制的重力异常图显示了实际地表与理想地表（完全均匀且无特征的地表）之间的重力加速度值差异。最深的蓝色和最深的红色分别代表重力加速度差值为 -50 mGal 和 50 mGal，而绿色则表示差值为0。
⊙基于GRACE卫星数据绘制的重力异常图
4.潮汐
地球上物体受到的潮汐力是由两种力综合作用形成的，分别为来自太阳与月亮的万有引力和物体随地球公转而产生的离心力。因为这些力一直在变化着，所以地球上的潮汐力也在不停地变化，而潮汐力的变化会导致大江大海出现潮汐现象，同时也对重力加速度值产生影响。
不过，潮汐因素对重力加速度的影响相对较小，一天中重力加速度值产生的典型变化约 0.2 mGal。
⊙日月引力与海洋潮汐
计量小知识
►1901年，第三届国际计量大会将在纬度45°的海平面精确测得物体的重力加速度g= 9.80665 m/s2作为重力加速度的标准值。
重力加速度的测量
目前，测量重力加速度的仪器设备统称为“重力仪”，分为绝对重力仪和相对重力仪两类：
绝对重力仪可直接测量某处重力加速度的值。一般精度很高，但不便移动，常作为计量基准使用。
相对重力仪则通过测量某处相对于重力基准所在处基准值的偏差值，间接得到该处的重力加速度值。一般精度相对较低，但便于移动，可在车辆、飞机、船舶、潜艇甚至卫星上使用，需要定期校准。
计量小知识
►中国计量科学研究院凭借尖端量子科技自主研制的NIM-3A型光学干涉绝对重力仪和NIM-AAG1型冷原子干涉绝对重力仪，在第十届全球绝对重力仪关键比对中，中国计量科学研究院的重力点位成为了全球重力测量量值的溯源地和基准原点，并建立了“国家重力加速度计量基准”。
NIM-3A型
NIM-AAG1型
重力加速度测量的应用
量值传递与溯源
凡是利用重力效应进行的计量均须在准确计量重力加速度的基础上进行，例如：在我国西藏自治区以外生产及校准过的力值和压力元件，在西藏使用的时候，通常需要根据两地的重力加速度值进行修正。
地球物理研究
研究对象包括河流、洋流、冰川、海洋、大气和地球内部物质的变化及其影响，以及地球潮汐、地核振荡和地磁场等。
应对自然灾害
包括监测地壳变形，研究板块移动、地震、火山及气候异常现象，并改进自然灾害的预测方法等。
勘探地球资源
包括水资源、油气资源和矿产资源等。
供稿：市计测院
