Гравитационное поле Земли

Закон всемирного тяготения

На поверхности Земли действует гравитационное поле.

Гравитационное поле (поле силы тяжести) g =

поле силы притяжения F + поле центробежной g – сила тяжести;

r (F) – сила притяжения; P – центробежная сила; ρ (l)– расстояние до оси вращения;

1) F - сила притяжения

R – расстояние от центра Земли до притягиваемой точки

G не зависит

от химических, от физических свойств гравитирующих масс,

от величины и направления скорости их движения, от свойств и степени заполнения среды, разделяющей эти массы, и определяется только выбранной системой единиц длины, массы и времени.

1798 – Г. Кавендиш впервые гравитационную постоянную при помощи очень чувствительного прибора – крутильных весов.

Примечательно, что при низких технических возможностях того времени Кавендиш получил результат, лишь на 1 % отличающийся от современного.

1906 – 1907 гг. – Этвиш - опыт по проверке независимости гравитационной постоянной от свойств вещества (алюминий, дерево, медь).

В системе СИ

G=(6,6726± 0,0005)·10-11 Нм2/кг2.

Она постоянна для Вселенной и является одной из фундаментальных констант физики.

Современная физика исходит из постулата постоянства этой величины.

Однако некоторые физики, в частности английский физик Дирак, считают, что она не постоянна. Из этого вытекает много интересных следствий для космологии, общей теории относительности, гравитационного поля и эволюции Земли.

Гравитационное взаимодействие:

-Универсально;

-Передается мгновенно;

-Передается через гравитон;

-Передается за счет искривления пространства (ОТО – 1916 г.)

2) Центробежная сила Р

направлена вдоль радиуса, перпендикулярного оси вращения:

P=ω2 l cosφ,

ω – угловая скорость;

l – радиус вращения (расстояние до оси вращения); φ = 3600

cos 360 = 1

Величина центробежной силы Р зависит от широты места и меняется от нуля на полюсе до максимума на экваторе.

ω = 2Π/T = 2Π/86164,098904 = 7,291151467*10-5 рад/с

Экватор:

L = 6,378160*108 см

Рэ = ω2 l = 3,391584 гал (см/с2)

Полюс: L = 0 Pп = 0

Сила F направлена вдоль радиуса к центру Земли.

Сила P обратна действию F.

g – результирующая двух сил.

g = F – P

Единицей ускорения свободного падения (силы тяжести) является метр на секунду в квадрате (м/с2).

В геофизике и в частности в гравиметрической практике используют более мелкие единицы –

гал (1 Гал=10-2м/с2), миллигал (1 мГал= 10-5м/с2) микрогал (1 мкГал=10-8м/с2).

Геодинамическая постоянная

-это отношение центробежной силы к силе тяготения

====> сила тяжести на поверхности Земли определяется притяжением, вклад центробежной силы всего 0,5%.

Центробежная сила играет исключительную роль в дифференциации земного вещества, динамике водных и воздушных масс.