極巔稱量：世界之極的體重謎題

珠穆朗瑪峰和南極洲無疑是“世界之極”概念中的重要角色。在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：假如一個人在同一時刻站在珠穆朗瑪峰之巔和南極大陸上，得到的體重數(shù)據(jù)是否相同？

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(zhì)量（m）×重力加速度（g）。以此，我們可以推出：物體的質(zhì)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(nèi)部、地表及外部空間物質(zhì)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，它還會隨時間的變化而變化，因為地球會因受到周圍天體（主要是月球、太陽）的引潮力影響而產(chǎn)生固體潮。固體潮呈周期性變化，每天隨時間的變化量最大將會影響重力加速度量值小數(shù)點后的第6位。

尋找重力加速度

中山站數(shù)據(jù)

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(fā)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(shè)了我國計量史上第一個計量校準點。

在中山站，我不僅搭建了工作帳篷，還在野外經(jīng)受住了11級暴風雪的考驗，獲得了連續(xù)70多天的一手極地絕對重力加速度測量數(shù)據(jù)，約為9.83m/s2。

珠穆朗瑪峰數(shù)據(jù)

2023年5月19日～21日，“西藏高海拔地區(qū)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(qū)開展了精密測量工作。

課題組克服了高海拔、高原反應(yīng)、大風等不利因素，爭分奪秒、頂風冒雪工作了三天兩晚，最終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(shù)據(jù)修正，讓其他設(shè)備在珠穆朗瑪峰地區(qū)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(shù)據(jù)。

在珠穆朗瑪峰大本營，我們測得重力加速度值約為9.78m/s2。

謎底

得到數(shù)據(jù)后，我們便可以根據(jù)重力公式推導答案了。

一個人在國家重力計量基準原點使用體重秤進行稱重，結(jié)果為80千克。在體重秤沒有校準的情況下，他在珠穆朗瑪峰大本營繼續(xù)用該體重秤稱重，示數(shù)會偏小約0.2千克；若在南極中山站進行稱重，示數(shù)則會偏大約0.2千克。

不過，這不是因為他的體重本身出現(xiàn)了變化。質(zhì)量是物體的固有屬性，是不會發(fā)生變化的，只是因為使用的體重秤沒有經(jīng)過校準來修正重力加速度值，導致它的示數(shù)發(fā)生變化。若根據(jù)當?shù)氐闹亓铀俣戎颠M行修正，不論在哪里，它的示數(shù)都會是80千克。

精確測量重力加速度看似遙遠，實則與我們的生活緊密相連。工程建設(shè)靠它確保安全，航天飛行有它精準導航，就連我們玩的過山車，其設(shè)計也離不開它。一個看似天馬行空的小問題，背后蘊藏的科學原理非比尋常。

（責任編輯 / 牛一名 美術(shù)編輯 / 周游）