Trọng trường Trái Đất

Trọng ngôi trường Trái Đất (Gravity of Earth), ký hiệu là g, nhắc đến vận tốc tuy nhiên Trái Đất tạo ra cho những đối tượng người sử dụng phía trên hoặc sát của mặt phẳng Trái Đất. Trong hệ đơn vị chức năng SI vận tốc này được đo bởi mét bên trên giây bình phương (ký hiệu (m/s² hoặc m•s⁻²), hoặc tương tự với Newtons bên trên kilogram (N/kg hoặc N•kg⁻¹). Nó có mức giá trị xấp xỉ 9,81 m/s², tức là nếu như bỏ dở tác động của mức độ cản bầu không khí, vận tốc của một vật rơi tự tại sát mặt phẳng Trái Đất tiếp tục gia tăng khoảng chừng 9,81 m/s (32,2 ft/s) sau từng giây. Giá trị này thỉnh thoảng được gọi ko đầu tiên là g nhỏ (ngược lại, những hằng số thú vị G được gọi là G lớn).

Nghiên cứu giúp trọng ngôi trường Trái Đất là một trong những nghành nghề của địa vật lý. Kết ngược của nghiên cứu và phân tích cũng vận dụng nhằm mô tả trọng ngôi trường bên trên những hành tinh nghịch, những thiên thể không giống.

Bạn đang xem: Trọng trường Trái Đất

Trên thực tiễn, trọng tải Trái Đất thiệt sự tùy thuộc vào địa điểm. Xét bên trên mặt phẳng Trái Đất, độ quý hiếm khoảng của trọng tải Trái Đất là 9,80665 m/s², với khá nhiều ký hiệu không giống nhau, theo lần lượt là g_n, g_e (đôi là độ quý hiếm pháp tuyến xích đạo của Trái Đất, 9,78033 m/s²),g₀, hoặc giản dị và đơn giản là g.

Trọng lượng của một vật bên trên mặt phẳng Trái Đất là lực phía xuống của vật tê liệt, được kể ở Định Luật II Newton, hoặc F = quái (lực kéo = trọng lượng x gia tốc). Gia tốc trọng ngôi trường cũng gom phân nhập vận tốc trọng tải, tuy nhiên so với những nhân tố không giống, ví dụ như sự tự động hoạt động của Trái Đất cũng góp sức 1 phần nhập và thực hiện tác động cho tới trọng lượng của vật. Trọng lực thông thường ko bao hàm lực bú mớm của Mặt Trời hoặc Mặt Trăng (liên quan liêu cho tới hiện tượng kỳ lạ thủy triều).

Sự thay cho thay đổi về chừng lớn[sửa | sửa mã nguồn]

Một hình cầu tuyệt đối hoàn hảo không xoay với tỷ lệ khối giống hệt, hoặc với tỷ lệ chỉ thay cho thay đổi theo gót khoảng cách kể từ tâm (đối xứng hình cầu), sẽ tạo nên rời khỏi một ngôi trường trọng tải giống hệt về khuôn khổ bên trên từng điểm bên trên mặt phẳng của chính nó. Trái Đất song luôn luôn trực tiếp xoay xoay trục và ko nên là một trong những hình cầu đối xứng vì như thế sự chéo nhau của nhì rất rất bên trên Trái Đất nên sẽ là hình cầu dẹt. Bởi thế cho nên trọng tải Trái Đất bên trên từng địa điểm bên trên mặt phẳng của chính nó là không giống nhau.

Trọng lực bên trên mặt phẳng Trái Đất xê dịch vào tầm 0,7%, kể từ 9,7639 m/s² bên trên núi Nevado Huascarán ở Peru cho tới 9,8337 m/s² bên trên mặt phẳng của biển lớn Bắc Băng Dương. Tại những TP.HCM rộng lớn nó xê dịch kể từ 9,7760 bên trên Kuala Lumpur, TP.HCM Mexicô và Singapore cho tới 9,825 bên trên Oslo và Helsinki.

Giá trị quy ước[sửa | sửa mã nguồn]

Năm 1901, bên trên Hội nghị toàn thể về Cân đo (lần loại 3), đã lấy rời khỏi một gia trị xài chuẩn chỉnh mang lại vận tốc trọng ngôi trường bên trên mặt phẳng Trái Đất là: g_n= 9,80665 m/s². Nó được dựa vào thành phẩm đo lường và tính toán được triển khai bên trên Pavillon de Breteuil sát Paris năm 1888, với việc hiệu chỉnh lý thuyết được vận dụng nhằm quy đổi trở nên vĩ chừng 45° ở mực nước biển lớn. Tuy nhiên trên đây ko nên là một trong những độ quý hiếm của một điểm ví dụ này tê liệt Hay là độ quý hiếm khoảng, tuy nhiên thực tế đơn thuần độ quý hiếm tạm thời nhằm dùng và sẽ tiến hành thay cho thế nếu như với phân phát hiện nay mới mẻ.

Vĩ độ[sửa | sửa mã nguồn]

Bề mặt mày Trái Đất luôn luôn hoạt động, vì vậy nó ko nên là sườn tham ô chiếu ko quán tính chủ quan. Tại những vĩ chừng sát lối xích đạo, lực ly tâm hướng ra phía ngoài bởi vòng xoay của Trái Đất tạo nên to hơn ở vĩ chừng nhì rất rất. Như vậy thực hiện mang lại trọng tải Trái Đất hạ xuống một cường độ nhỏ rộng lớn – lên tới tối nhiều 0.3% bên trên lối xích đạo – và thực hiện hạn chế vận tốc phía xuống của những vật rơi một cơ hội rõ nét.

Lý bởi chủ yếu loại nhì cho việc khác lạ về trọng tải ở những vĩ chừng không giống nhau là vì sự phình của lối xích đạo của Trái Đất (một phần cũng kể từ lực ly tâm Khi quay) khiến cho những vật thể ở xích đạo không ở gần trung tâm của Trái Đất rộng lớn những vật ở nhì rất rất. Bởi vì như thế lực bởi lực thú vị thân thích nhì vật thể (Trái Đất và vật thể nặng) xê dịch ngược hướng với bình phương khoảng cách thân thích bọn chúng, một vật ở xích đạo Chịu lực thú vị yếu đuối rộng lớn Khi được đặt tại nhì rất rất Trái Đất.

Tóm lại, chừng phình của lối xích đạo và thuộc tính của lực ly tâm bởi sự tự động xoay quanh trục của Trái Đất thực hiện mang lại trọng tải mực nước biển lớn tăng kể từ khoảng chừng 9,780 m/s² bên trên xích đạo cho tới 9,832 m/s² bên trên nhì rất rất. Do tê liệt một vật bất kì tiếp tục nặng trĩu rộng lớn khoảng chừng 0,5% nhiều hơn thế bên trên nhì rất rất đối với bên trên xích đạo.

Độ cao[sửa | sửa mã nguồn]

Trọng lực hạn chế dần dần theo gót chừng cao (khi chừng cao càng tăng thì trọng tải càng hạn chế và ngược lại) vì như thế chừng cao càng rộng lớn thì khoảng cách tính kể từ tâm Trái Đất to hơn. Tất cả những loại không giống đều cân nhau, việc tăng cường độ cao kể từ mực nước biển lớn lên 9000 m (30.000 ft) khiến cho trọng lượng hạn chế khoảng chừng 0,29% (Một nhân tố bổ sung cập nhật tác động cho tới trọng lượng rõ nét là sự việc hạn chế tỷ lệ bầu không khí ở chừng cao, thực hiện hạn chế chừng nổi của vật thể. Như vậy tiếp tục thực hiện tăng trọng lượng của một đứa ở chừng cao 9000m khoảng chừng 0,08%).

Một ý niệm sai lầm không mong muốn thịnh hành rằng những phi hành gia bên trên hành trình là ko trọng lượng vì như thế nhận định rằng chúng ta tiếp tục cất cánh đầy đủ cao nhằm bay ngoài lực thú vị của Trái Đất. Trên thực tiễn, ở chừng cao 400 km (250 dặm), lực thú vị của Trái Đất vẫn tồn bên trên với vận tốc trọng ngôi trường khoảng chừng 8,68 m/s², ứng với véc tơ vận tốc tức thời thiên hà cung cấp một là 7,66 km/s. Vì trạm hành trình hoạt động với véc tơ vận tốc tức thời tê liệt nên hiện tượng kỳ lạ rơi phía bên trong trạm ko xẩy ra (thả cái thìa thì nó lơ lửng), tạo nên xúc cảm "không trọng lượng" (mặc mặc dù lực thú vị của Trái Đất vẫn tồn tại)

Sự tác động của chừng cao mặt mày khu đất tùy thuộc vào tỷ lệ của mặt mày khu đất (xem hình bên). Một ngôi trường đang được cất cánh ở chừng cao là 30000 ft đối với mực nước biển lớn bên trên núi tiếp tục cảm nhận thấy sự hiện hữu của trọng tải nhiều hơn thế đối với một đứa ở nằm trong chừng cao tuy nhiên đang được trên biển khơi. Tuy nhiên, một người đứng bên trên về mặt mày Trái Đất cảm nhận thấy không nhiều trọng tải rộng lớn Khi chừng cao cao hơn nữa.

Công thức tại đây xấp xỉ thể hiện nay trọng tải Trái Đất theo gót chừng cao:

Trong đó:

• g_h là vận tốc trọng ngôi trường ở chừng cao h đối với mực nước biển
• R_e là nửa đường kính Trái Đất
• g₀ là vận tốc trọng ngôi trường xài chuẩn

Trong công thức này, Trái Đất sẽ là một khối cầu tuyệt đối hoàn hảo với việc phân bổ lượng đối xứng trọn vẹn.

Độ sâu[sửa | sửa mã nguồn]

Một độ quý hiếm tầm mang lại trọng tải ở khoảng cách r kể từ tâm Trái Đất hoàn toàn có thể chiếm được bằng phương pháp fake sử rằng tỷ lệ của Trái Đất là một trong những hình cầu đối xứng. Trọng lực chỉ tùy thuộc vào độc nhất lượng phía bên trong khối cầu với nửa đường kính là r. Tất cả những sự thuộc tính kể từ bên phía ngoài huỷ quăng quật bởi thành phẩm của nghịch tặc hòn đảo bình phương trọng tải. Một thành phẩm không giống là trọng tải sẽ là tổng lượng được triệu tập bên trên tâm. Do tê liệt, vận tốc trọng ngôi trường bên trên nửa đường kính này là:

Trong tê liệt G là hằng số thú vị và M(r) là tổng lượng trong khoảng nửa đường kính r. Nếu Trái Đất với tỷ lệ ko thay đổi ρ thì tổng lượng được xem là M(r) = (4/3)πρr³ và sự dựa vào của trọng tải nhập chừng sâu sắc tiếp tục là:

g bên trên chừng sâu sắc là d sẽ tiến hành tính bởi g'=g(1-d/R), nhập tê liệt g là vận tốc bởi trọng tải gâu rời khỏi bên trên mặt phẳng Trái Đất. d là chừng sâu sắc và R là nửa đường kính của Trái Đất. Nếu tỷ lệ hạn chế tuyến tính đối với nửa đường kính tăng kể từ tỷ lệ ρ₀ bên trên trung tâm cho tới ρ₁ bên trên mặt phẳng thì ρ(r) = ρ₀ − (ρ₀ − ρ₁) r / r_e và sự dựa vào tiếp tục là:

.

Sự dựa vào của chừng sâu sắc nhập tỷ lệ và trọng tải, được suy rời khỏi kể từ động đất qua loa những mốc thời hạn (xem phương trình Adams-Williamson), được thể hiện nay trong số biểu trang bị tiếp sau đây.

Địa hình và địa chất[sửa | sửa mã nguồn]

Sự khác lạ tổng thể về địa hình (như sự hiện hữu của núi), địa hóa học (như tỷ lệ đá ở vùng lân cận) và cấu tạo xây cất sâu sắc rộng lớn tạo ra sự khác lạ tổng thể và điểm nhập ngôi trường thú vị của ngược Đất, được gọi là dị thông thường thú vị. Một số trong mỗi dị thông thường này còn có rất rất sâu sắc rộng lớn, dẫn tới việc phình rời khỏi ở mực nước biển lớn và đồng hồ đeo tay ngược rung lắc chạy ko đồng hóa.

Nghiên cứu giúp về những dị thông thường này tạo ra nền tảng của địa vật lý cơ thú vị. Các xê dịch được đo bởi ống đo trọng tải có tính đúng mực cao, sự tác động của địa hình và những nhân tố tiếp tục biết không giống tiếp tục bị nockout quăng quật, kể từ tê liệt mò mẫm rời khỏi được tài liệu và thành phẩm và đã được rút rời khỏi. Những chuyên môn vì vậy hiện nay đang rất được những mái ấm thăm hỏi dò thám địa hóa học dùng nhằm mò mẫm kiếm những mỏ dầu và tài nguyên. Đá dày quánh rộng lớn (thường chứa chấp quặng khoáng sản) tạo ra to hơn đối với những ngôi trường thú vị tổng thể bên trên mặt phẳng Trái Đất. Đá trầm tích không nhiều dày quánh tạo ra điều ngược lại.

Các nhân tố khác[sửa | sửa mã nguồn]

Trong bầu không khí, những vật thể trải qua loa một lực nổi tương hỗ thực hiện hạn chế độ mạnh của trọng tải (được đo bởi trọng lượng của vật thể đó). Độ rộng lớn của cảm giác này tùy thuộc vào tỷ lệ bầu không khí (và vì thế với tương quan cho tới áp suất ko khí).

Sự tác dụng lực kể từ Mặt Trăng và Mặt Trời (cũng là nguyên vẹn nhân của thủy triều) với tác động rất rất nhỏ cho tới độ mạnh trọng tải của Trái Đất, tuỳ nằm trong nhập địa điểm kha khá của chúng; những biến đổi thể điển hình nổi bật là 2 µm/s² (0,2 mGal) trong khoảng một ngày.

Sự thay cho thay đổi theo gót hướng[sửa | sửa mã nguồn]

Gia tốc trọng ngôi trường là một trong những đại lượng véc-tơ. Trong một Trái Đất đối xứng hình cầu, trọng tải tiếp tục hướng trực tiếp nhập tâm của ngược cầu. Vì Trái Đất khá bằng phẳng rộng lớn nên sẽ có được những sai chéo nhỏ về phía của trọng tải.

Các độ quý hiếm đối chiếu bên trên toàn thế giới[sửa | sửa mã nguồn]

Các dụng cụ tồn bên trên nhằm đo lường và tính toán sức khỏe của trọng tải bên trên những TP.HCM không giống nhau bên trên toàn cầu. Hình ảnh hưởng trọn của vĩ chừng hoàn toàn có thể thấy rõ ràng với lực thú vị ở những TP.HCM với vĩ chừng cao: Anchorage (9,826 m/s²), Helsinki (9,825 m/s²), to hơn khoảng chừng 0,5% đối với những TP.HCM sát xích đạo: Kuala Lumpur (9,776 m/s²), Manila (9,780 m/s²). Hình ảnh hưởng trọn của chừng cao hoàn toàn có thể thấy ở TP.HCM Mexicô (9,776 m/s²; chừng cao 2,240 m (7.350 ft)) và bằng phương pháp đối chiếu Denver (9,798 m/s²; 1.616 m (5.302 ft)) với Washington, DC (9.801 m/s²; 30 m (98 ft)), cả nhì đều sát 39° Bắc. Các độ quý hiếm đo được hoàn toàn có thể được lấy kể từ Bảng vật lý cơ và Toán học tập bởi T.M.Yarwood và F.Castle, Macmillan, phiên bạn dạng sửa thay đổi 1970.

Xem thêm: Phụ tùng xe Honda Dream cũ mới chính hãng giá rẻ 04/2024

Mô hình toán học[sửa | sửa mã nguồn]

Mô hình vĩ độ[sửa | sửa mã nguồn]

Nếu như địa hình đang được ở mực nước biển lớn, tao hoàn toàn có thể dự trù được , vận tốc ở vĩ chừng :

.

Đây là công thức trọng tải quốc tế 1967, Công thức khối hệ thống tham ô chiếu trắc địa năm 1967, phương trình của Helmert hoặc công thức của Clairaut.

Một công thức thay cho thế mang lại g với dạng một hàm vĩ chừng là WGS (hệ thống trắc vị trí giới) 84 công thức trọng tải Ellipsoidal.

Trong đó:

Trong tê liệt ,^[1]

.

Sự khác lạ thân thích công thức WGS-84 và phương trình của Helmert nhỏ rộng lớn 0.68μm•s⁻²

Độ đúng mực bầu không khí tự động do[sửa | sửa mã nguồn]

Điều chỉnh trước tiên được vận dụng mang lại quy mô là chừng đúng mực bầu không khí tự tại (FAC) rung rinh chừng cao bên trên mực nước biển lớn. Gần mặt phẳng Trái Đất (mực nước biển), trọng tải hạn chế dần dần theo gót chừng cao sao được chấp nhận nước ngoài suy tuyến tính tiếp tục mang lại trọng tải bởi ko ở chừng cao bởi 50% nửa đường kính Trái Đất – (9,8 m/s ⁻² bên trên từng 3.200 km). Tốc chừng hạn chế được xem bằng phương pháp phân biệt g(r) so với r và khai triển bởi r=r_{Trái Đất}.

Với việc dùng lượng và nửa đường kính của Trái Đất:

Hệ số hiệu chỉnh FAC (Δg) hoàn toàn có thể được lấy kể từ khái niệm vận tốc bởi trọng tải tính theo gót G, hằng số thú vị (xem dự trù g kể từ toan luật vạn vật thú vị, mặt mày dưới):

Trong đó:

Ở chừng cao h được xem kể từ mặt phẳng Trái Đất, g_h được mang lại bởi:

Vì vậy, FAC với từng chừng cao h được xem kể từ nửa đường kính Trái Đất hoàn toàn có thể được biểu thị:

Biểu thức này hoàn toàn có thể dễ dàng và đơn giản được dùng nhằm xây dựng hoặc tiến hành bảng tính. Thu thập những thuật ngữ, giản dị và đơn giản hoá và bỏ dở những thuật ngữ nhỏ (h<<r_{Trái Đất}), song vấn đề này mang đến sự tầm.

Sử dụng những độ quý hiếm số phía trên với cùng 1 độ cao h chắc chắn tính bởi mét:

Tổng ăn ý những nhân tố vĩ chừng và FAC, biểu thức thường bắt gặp nhất nhập tư liệu là:

Trong đó: là vận tốc với đơn vị chức năng là m•s⁻² bên trên vĩ chừng và chừng cao h (mét)

Các mảng loài kiến tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Đối với địa hình cân đối bên trên mực nước biển lớn, một thuật ngữ loại nhì được thêm vô mang lại trọng tải bởi lượng tăng thêm; với mục tiêu này, lượng gia tăng hoàn toàn có thể được xấp xỉ bởi một mảng ngang vô hạn và tất cả chúng ta có được cấp 2πG chuyến lượng bên trên một đơn vị chức năng diện tích S, tức là 4,2×10⁻¹⁰ m³•s⁻²•kg⁻¹ (0,042 μGal•kg⁻¹•m²) (hiệu chỉnh của Bouguer). Đối với tỷ lệ đá khoảng là 2,67 g•cm⁻³ thì tao có một,1×10⁻⁶ s⁻² (0.11 mGal•m⁻¹). Kết phù hợp với chừng đúng mực bầu không khí tự tại, điều này Có nghĩa là hạn chế trọng tải ở mặt phẳng của Trái Đất. 2 µm•s⁻² (0,20 mGal) cho từng mét chừng cao của địa hình. (Hai cảm giác này có khả năng sẽ bị huỷ ở tỷ lệ đá mặt phẳng bởi 4/3 chuyến tỷ lệ khoảng của toàn Trái Đất. Mật chừng của toàn Trái Đất là 5,515 g•cm⁻³, vì thế, đứng bên trên một mảng của một cái gì tê liệt tựa như Fe với tỷ lệ bên trên 7,35 g•cm⁻³ tiếp tục tăng trọng lượng của những người tê liệt.)

Đối với trọng tải bên dưới mặt phẳng Trái Đất, tất cả chúng ta nên vận dụng chừng đúng mực bầu không khí tự tại tương đương hiệu chỉnh của Bouguer kép. Với quy mô mảng vô vàn, điều này là vì việc dịch rời điểm để ý bên dưới mảng tê liệt thực hiện thay cho thay đổi trọng tải bởi nó và điểm đối lập với nó. Bên cạnh đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể kiểm tra một Trái Đất đối xứng hình cầu và trừ chuồn lượng của vỏ Trái Đất kể từ điểm để ý kể từ lượng của Trái Đất, chính vì vấn đề này không khiến rời khỏi sự thay cho thay đổi về trọng tải phía bên trong. Như vậy mang lại thành phẩm tương tự động.

Ước tính g kể từ toan luật vạn vật hấp dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

Từ toan luật vạn vật thú vị, lực thuộc tính lên một khung người tác dụng bởi lực thú vị của Trái Đất được thể hiện bởi:

Trong đó: r là khoảng cách thân thích tâm Trái Đất và mặt phẳng (xem mặt mày dưới), ở trên đây tất cả chúng ta lấy m₁ là lượng của Trái Đất và m₂ là lượng của mặt phẳng.

Ngoài rời khỏi, toan luật loại nhì của Newton, F =ma, nhập tê liệt m là lượng và a là vận tốc, ở trên đây mang lại tất cả chúng ta biết rằng:

So sánh nhì công thức cùng nhau, mang lại tao thấy:

Vì vậy, nhằm mò mẫm vận tốc bởi trọng tải ở mực nước biển lớn, hãy thay cho thế những độ quý hiếm của hằng số thú vị, G, lượng của Trái Đất (tính bởi kg), m₁ và nửa đường kính Trái Đất (tính bởi mét), r, nhằm tính độ quý hiếm của g.

Lưu ý rằng công thức này chỉ sinh hoạt vì như thế theo gót như thực tiễn toán học tập, trọng tải của một vật giống hệt, như được bởi bên trên hoặc bên trên mặt phẳng của vật tê liệt, tựa như Khi toàn bộ lượng của vật tê liệt triệu tập bên trên một điểm bên trên tâm của chính nó. Đây là các thứ được chấp nhận tất cả chúng ta dùng r là nửa đường kính Trái Đất.

Xem thêm: Tử Vi Tuổi Canh Thân Năm 2022

Giá trị chiếm được đồng ý xấp xỉ với độ quý hiếm đo được của g. Sự khác lạ hoàn toàn có thể được quy mang lại một vài nhân tố, được kể nhập phần "Biến thể":

• Trái Đất ko đồng nhất
• Trái Đất ko nên là một trong những hình cầu tuyệt đối hoàn hảo và nên dùng độ quý hiếm khoảng mang lại nửa đường kính của nó
• Giá trị đo lường và tính toán này của g chỉ bao hàm trọng tải thực. Nó ko bao hàm việc hạn chế lực ràng tuy nhiên tất cả chúng ta nghĩ rằng hạn chế trọng tải bởi hoạt động xoay của Trái Đất và một vài lực thú vị bị phản lại bởi lực ly tâm.

Có sự ko chắc chắn rằng đáng chú ý trong số độ quý hiếm của r và m₁ như được dùng nhập đo lường và tính toán này và độ quý hiếm của G cũng tương đối khó khăn nhằm đo đúng mực.

Nếu biết G, g và r thì phép tắc tính ngược tiếp tục thể hiện dự trù lượng của Trái Đất. Phương pháp này và đã được Henry Cavendish dùng.

Đối tượng nghiên cứu[sửa | sửa mã nguồn]

• Trái Đất
• Hành tinh
• v.v

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

• Định luật vạn vật thú vị của Newton
• Tương tác hấp dẫn
• Dị thông thường trọng lực
• Thăm dò thám trọng lực
• Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer
• Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE)

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]