想必大家都聽過這個故事：牛頓在一棵蘋果樹下休息時，一個熟透的蘋果從枝頭墜落，不偏不倚砸在了他的頭上，這促使牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。我們生活在地球上，也和那個蘋果一樣受到地球重力作用，這股無處不在的力量像一個無形的巨人，牢牢抓住了我們。那么，你是否了解重力呢？

當我們跳繩時，重力可以讓我們感受到跳躍的樂趣；當我們騎自行車時，重力可以幫助我們保持平衡。重力還影響著我們身邊的一切事物，從河流流動到植物生長，都離不開重力。不過，重力這個“魔術師”的魅力遠不止于此。今天，我們一起探索重力領域一個神秘的存在——絕對重力。

什么是絕對重力

絕對重力是重力在特定條件下的一種表現(xiàn)形式。它雖然聽起來高深莫測，但與我們的生活息息相關。

在地球上，物體在重力作用下，從高處緩緩下落，它仿佛被無形的力量牽引，速度越來越快，這便是重力加速度。當我們談論絕對重力時，我們其實是在描述在一個特定地點，地球對物體的吸引力。它決定了物體的重力加速度。

想象一下，你正站在家門口，雙腳接觸地面，這種腳踏實地的感覺正是絕對重力在發(fā)揮作用。但此時，絕對重力不僅僅是指地球對你施加的重力，它還融入了地球自轉這一因素。換句話說，絕對重力其實是在加入了地球自轉帶來的微妙影響后，你體驗到的那股將你牢牢束縛在地面上的力量。這個力量的大小，可以通過你所在位置的重力加速度來衡量，數(shù)值越大，意味著你感受到的重力就越強。

重力加速度的單位是“m/s2”，它描述的是物體在地球表面每秒速度增加的量。在大多數(shù)情況下，地球表面的重力加速度約為9.81m/s2。這個數(shù)值就像是大自然設定的一個標準，世間萬物都遵循著這個標準在運動。

然而，地球并不是一個完美的球體，它的形狀、自轉速度以及內部質量分布差異都會導致不同地點的重力加速度有所不同。舉個例子，如果你有機會去秘魯?shù)耐咚箍ㄌm雪山，你會發(fā)現(xiàn)那里的重力加速度稍弱，數(shù)值約為9.8m/s2；相比之下，如果你站在北冰洋的某個點上，你會發(fā)現(xiàn)重力加速度更強，數(shù)值高達9.83m/s2。這種微小的差異，雖然在日常生活中難以察覺，對于科學家來說，卻是研究地球內部結構、探索宇宙奧秘的重要線索。

如何測量絕對重力

測量絕對重力，是一場科技與自然的“對話”，利用的是一種叫作“絕對重力儀”的設備，它可以直接“讀出”地面上某個點的絕對重力值。這場“對話”的基礎，正是自由落體運動原理，就像我們小時候玩紙飛機，一旦放手，它就會在重力作用下，優(yōu)雅地畫出一道弧線，最終落地。

絕對重力儀就像是給簡單的自由落體運動加上了“高科技濾鏡”。在這個精密的裝置中，有一個測試塊，它會在一個真空腔體里做自由落體運動。在這個過程中，科學家會利用激光、干涉儀、超級彈簧和原子鐘來精確捕捉測試塊的運動軌跡。其中，激光像是給測試塊安了一雙“眼睛”，讓它能夠準確“看到”自己的位置；干涉儀像是一把超級敏感的“尺子”，能夠精確測量測試塊移動的距離；超級彈簧是一個彈性緩沖器，能夠確保測試塊在落地時不會受到沖擊影響測量結果；原子鐘則像是一個“時間守護者”，能夠確保測量精確到秒。

通過這些高科技工具的緊密配合，科學家能夠根據(jù)測試塊的運動軌跡，計算出該點的重力加速度，也就是絕對重力值。這個過程聽起來簡單，但要實現(xiàn)高精度測量，需要克服無數(shù)困難。因為理論上，測量的精度主要取決于時間和距離的測量精度，而要達到理想精度，需要的技術水平是非常高的。精密測距和精密測時，就像是這場對話中的“關鍵詞”。

絕對重力的應用

當你站在山巔眺望遠方，你可能不會想到，腳下這片土地的重力場正是科學家探索地球內部秘密的“透視鏡”。通過精確測量不同地點的絕對重力值，科學家就像擁有了一雙透視眼，能夠看透地殼，發(fā)現(xiàn)隱藏在地球深處的礦藏、空洞，甚至是巨大的地下水系統(tǒng)。這不僅對地質研究和資源勘探有重要意義，還有助于理解地球的結構，為經濟發(fā)展和全球資源分配提供科學依據(jù)。

每一次地震，都是地球內部能量釋放的結果。絕對重力就像是地球的“脈搏”，通過測量絕對重力，科學家能夠捕捉地殼運動引起的重力變化。通過建立重力觀測站，科學家可以像記錄心跳一樣，記錄地球重力場的變化，從而提前發(fā)現(xiàn)地殼運動的異常，為地震預警系統(tǒng)提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。這不僅有助于減少地震帶來的損失，還能讓我們在面對自然災害時更加從容不迫。

在國防軍事領域，絕對重力更是扮演著至關重要的角色。一枚導彈從發(fā)射到命中目標，需要經過復雜的計算和調整。精確測量絕對重力，就像是給導彈配備了一雙精準的“眼睛”，讓它能夠準確找到目標。同時，對于航天器來說，測量絕對重力也是確保其定位精度和飛行安全的關鍵。這些高精度的重力數(shù)據(jù)，是國防事業(yè)一道堅實的防線，守護著國家的安全。

除此之外，絕對重力還在導航和航空領域發(fā)揮著重要作用。隨著科技發(fā)展，人們對導航系統(tǒng)的精度要求越來越高。測量絕對重力，正是提高導航系統(tǒng)精度的重要手段。通過精確測量絕對重力，科學家可以優(yōu)化導航系統(tǒng)的算法，提高定位精度，讓我們的生活更加便捷和安全。

絕對重力不僅僅是物理學中的一個概念，它貫穿了地球科學、天文學、工程技術和我們的日常生活?？茖W家通過精確測量和深入研究，正在逐步揭開重力的奧秘，確定地球重力場精細結構，為解決人類面臨的資源、環(huán)境和災害等問題提供基礎信息。

作者單位：

中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所

項目資助：

中國地質調查項目

（編號：DD20242909）

國家自然科學基金項目

（編號：42104092）。