Гравітаційне поле Землі

Всім тілам на поверхні Землі сила тяжіння надає при їх вільному падінні прискорення (g), що = 981 см/с². Ще Ньютон зробив висновок, що сила тяжіння тотожна із силою взаємного тяжіння, яка діє між всіма тілами Всесвіту. Всі тіла притягуються одне до одного із силою прямо пропорційною добутку мас цих тіл і обернено пропорційною квадрату віддалі між ними: , де F —сила, m₁m₂ —маси, G – гравітаційна стала, що = 6,67×10^-11М³с²кг.

На кожне тіло, що знаходиться на поверхні Землі, діє притягання С, рівнодійна якої спрямована в центр мас Землі, але оскільки це тіло разом із Землею обертається навколо її осі відцентрова сила P = rw², де r – радіус паралелі точки М, w – кутова швидкість обертання Землі спрямована перпендикулярно до осі обертання.

Складова цих двох сил є сила тяжіння F. Отже, сила тяжіння – це рівнодійна сил притягання і відцентрової. Під впливом сили тяжіння всі маси Землі зазнають прискорення сили тяжіння. Відцентрова сила максимальна на екваторі і нульова на полюсах. Сила тяжіння на екваторі мінімальна, а на полюсах максимальна. Внаслідок цього відбувається деформація рівневої поверхні, її опускання біля полюсів і підняття біля екватора, а перетікання мас, що відбувається разом з цим, посилюють цей ефект, збільшуючи силу тяжіння біля полюсів і зменшуючи її біля екватора. Загальна дія цих факторів змінює силу тяжіння від полюса до екватора на величину ; за одиницю прискорення q приймають таке прискорення, яке розвиває маса 1 кг під дією сили і 1 дину (одиниця називається гал в честь Галілея). Повне прискорення дорівнює 981 гал/см/с². Тепер використовується така одиниця напруги поля сили тяжіння, що розвивається масою в один кг при прискоренні в 1 м/с². Вона називається ньютоном (Н) і входить в міжнародну систему одиниць SI. Повна зміна сили тяжіння від екватора до полюса складає 5,2 гала (983,2-978,0=5,2). Отже гиря, що важитиме на полюсі 1 кгс на екваторі важитиме всього 994,8 гс. З висотою сила тяжіння зменшується, а з глибиною зростає на кожні 100 м на 22,5 мгал. Але навіть в одній і тій же точці q непостійна – вона змінюється періодично, то збільшуючись то зменшуючись. Це залежить від сил притягання Місяця і Сонця. Максимальні зміни сили тяжіння досягають від притягання Місяця 0,1645 мгал і Сонця 0,07576 мгал. Максимальний сумарний ефект складає 0,24 мгал коли світило знаходиться в зеніті, над даною точкою виникає приплив (сила тяжіння зменшується). Найбільші підняття рівневої поверхні під дією Місяця досягають 35,6 см, найбільші опускання – 17,8 см. Під дією Сонця найбільші підняття становлять 16,4 см, найбільші опускання – 8,2 см. Під час положення Землі, Сонця і Місяця на одній лінії амплітуда переміщень рівневої поверхні може сягнути 78 см. Таким чином, Земля безперервно пульсує. Тому відбуваються океанські припливи.

Гравітаційне поле Землі вимірюють гравіметрами та звичайними маятниками.

Тяжінням визначається форма більшості небесних тіл, зокрема сферичність зір і планет. Гравітаційні сили багато в чому визначають властивості небесних тіл.