Гравитационное поле Земли

 

Сила, с которой всякое тело притягивается к Земле, называется силой тяжести. Сила тяжести в данной точке Земли – равнодействующая двух сил: силы притяжения всей массой Земли и центробежной силы, вызванной суточным вращением Земли вокруг своей оси.

По Закону Ньютона сила притяжения всей массой Земли единичной массы (m = 1) равна

где ρ – расстояние от притягиваемой единичной массы в точке (x,y,z) до элемента dm массы Земли в точке (x,h,z); τ – объём Земли.

В этом случае величина F численно равна ускорению свободного падения.

Составляющие Fx, Fy, Fz представляют частные производные по координатам притягиваемой точки от функции V, называемой потенциалом (потенциалом притяжения):

Потенциал центробежного ускорения равен

где ω – угловая скорость суточного вращения Земли и равна 2π/86164 рад/с.

Тогда составляющие ускорения свободного падения по координатным осям:

Значение силы тяжести на экваторе составляет g_e = 978.0 Гал. И на полюсах g_p = 983.2 Гал.

 

Понятие о невесомости

Невесомость – состояние, при котором действующие на тело внешние силы не вызывают взаимных давлений его частиц друг на друга. В поле тяготения Земли человеческий организм воспринимает такие явления как ощущение весомости. Невесомость имеет место при свободном движении тела в поле тяготения (например, вертикальное падение, движение по орбите искусственного спутника, полёт космического корабля).

Но чтобы тело находилось в состоянии невесомости и стало спутником Земли, например, на орбите, оно должно двигаться со скоростью

Эта скорость называется первой космической скоростью. При подстановке g и R_3емли даёт ≈ 8 км/с. Обладая скоростью V₁, тело не упадёт на Землю. Однако этой скорости не достаточно для того, чтобы тело могло выйти из сферы земного притяжения, т.е. удалиться от Земли на такое расстояние, что притяжение к Земле перестанет играть существенную роль. Необходимая для этого скорость V₂ называется второй космической скоростью. Для выхода из Солнечной системы требуется уже третья космическая скорость V₃.

 

Эвстатические колебания уровня мирового океана

Эвстатическими колебаниями называются медленные («вековые») колебания уровня мирового океана, вызываемые изменением общего запаса его воды. Одна из причин эвстатического колебания – таяние покровных ледников на материках.

Например, если бы все ледники Антарктиды и Гренландии растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы на 67 м. В итоге значительная часть суши покрылась бы водой.