【科普中国·改变世界的30分钟】粟多武:用现代科学精确度量衡

【科普中国·改变世界的30分钟】粟多武:用现代科学精确度量衡

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封面

大家看到标题会想到什么呢?

“度量衡”是不是觉得眼熟?

秦始皇统一度量衡,为什么度量衡的统一可以被写进历史呢,它有什么重要意义吗,度量衡具体是什么意思?我国科学家对度量衡的精确做出了什么贡献,它的意义又是什么呢?

下面将为您解读。

一、嘉宾介绍

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他从事的是一项精益求精的工作——重力加速度测量。测量精度向小数点后每推进一位,都将为基础科学、地质勘探、市场公平等领域带来极大的进步。他炽热如火,科考南极、勇上珠峰,冰雪严寒却内心滚烫,只为测得极地重力加速度精确数据;他坚毅如山,接续前辈数十年的科学攻关,参与见证我国新一代自主绝对重力仪迈向世界重力测量高点。他就是中国计量科学研究院副研究员——粟多武。

1 本期要点

1.度量衡是什么?

度——计量长短的器具称为度;

量——测定计算容积的器皿称为量;

衡——测量物体轻重的工具称为衡。

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2.计量科学研究什么?

有一项科学,就是实现单位统一、量值准确可靠的研究,这就是计量科学。

这是一项被40多个国家写入宪法的科学,计量是国家主权的象征,它也是一项世界通用的技术语言,当在全世界提起说到“厘米、千克、升”这样的单位,几乎无需翻译,它让科学家的学术交流,国际间的经贸往来达成共识都变得更加便捷。

而今天我们的科学家们依然在用现代技术,让这项全人类通用的技术语言变得更加精准。

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3.NIM型绝对重力仪

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上世纪六七十年代,为了满足我国力学计量、地震、测绘、地质勘探等领域的需要,1965年,中国计量科学研究院成立重力组,开始研制中国NIM型绝对重力仪。

1970年国家科委向中国计量科学研究院下达了于1975年要完成100微伽不确定度绝对重力仪的研制任务。

当时的条件非常艰苦,光学干涉绝对重力仪有很多反射镜片,需要极高的精度,当时没有先进的制造设备,据了解很多是靠老一辈科学家和工程师手工磨制的,一丝不苟,毫厘间的耕耘让我国有了NIM-1型绝对重力仪,实现了该领域的突破。

4.“牛顿苹果树”后代落户北京

我们都知道,那个砸中牛顿的苹果成了人类科学进步的“功臣”,牛顿发现了万有引力的存在,而那棵果树的后代也落户了北京。

我们知道所有地球上的物体都受重力的影响,但同一个物体受到的重力却在不同的地理位置而可能有所差别。

这就是因为不同纬度或海拔的重力加速度不同。

重力加速度随着纬度的升高而变大,随海拔高度增大而减小。

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5.重力加速度小数点后的秘密

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重力加速度小数点每一位其实对于不同的科研领域和社会生活的实际应用都有非常具体的意义。

比如,小数点后第一位,像我国大部分地区都是9.8,但是赤道就是9.7,小数点后第一、二位的变化,往往能提示我们地理位置经纬度的变化;第三位的变化的最大影响因素是海拔高度。

6.测量重力加速度有啥用?

重力加速度的大小能指示经纬度、海拔,那反过来我们也可以通过测量绝对重力加速度来进行定位,根据重力场的异常或者突变,来勘探资源,这跟小数点后第四、五位有关。曾经利用这个精度数值的变化,我们的考古人员探明了明十三陵地下陵墓的形状、位置和埋深。

而其实重力加速度信号的细微变化,还可以帮助我们进行地震预报、海洋监测、地壳运动监测等。

那我国重力加速度测量装备又是如何从有到精的?

文末视频为您解答。