Yerçekimi alanı olan çekici alan bir ile donatılmış bir gövde üzerine uygulanan kütle ile Dünya (ya da başka bir yıldız ). Bu bir alan arasında hızlanma , çoğu zaman sadece adı ağırlık ya da "g". Dünyanın yer çekiminden en nedeniyle yerçekimi ancak ile ondan ayrılmaktadır axifugal ivme ile indüklenen Earth dönme kendi üzerine.
Yerçekimi , Newton'un Newton'un evrensel yerçekimi yasasından kaynaklanır ; tüm kütlesel cisimler, gök cisimleri ve Dünya , diğer kütle cisimleri üzerinde çekici bir kuvvetten sorumlu bir yerçekimi alanı uygular . İçinde referans karasal çerçevesi , dönme hareketi ekseni etrafında kutuplu indükler bir axifugal sürücü , yer çekimi ile bir araya yerçekimi tanımlar ivme. Bu tanım diğer gök cisimlerine genelleştirilebilir: o zaman örneğin Mars'ın yerçekiminden söz ederiz .
Kuvvet bir gövde yerçekimi nedeniyle maruz kaldığı denir ağırlığı bu gövdenin ve doğrudan onun kütle çekimi ile ilgilidir; Bunu ölçüm birimi olan Newton bir kuvvet için de kullanışlıdır. Bu kuvvet, yerin düşeyini, belirli bir yerde tüm serbest cisimlerin yere düştüğü ve bir çekül çizgisiyle ölçülebilen yönü tanımlar .
Dünyanın yerçekimi konuma bağlı olarak değişir. Pratik amaçlar için, 1901'de Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, g 0 olarak not edilen , 9.806 65 m / s 2'ye eşit veya yaklaşık 9.81 m s -2 (veya 9.81 N / kg) olarak belirtilen normal bir yerçekimi ivmesi değerini tanımladı . Bu değer deniz seviyesine yaklaşan ideal bir elipsoid üzerinde ve 45° enlemde yerçekimine karşılık gelir .
Yerçekimi yerçekimi ana bileşenidir. Herhangi bir kütlenin başka bir kütleye uyguladığı çekimden kaynaklanır. Gök cisimleri de dahil olmak üzere tüm büyük cisimler, büyük cisimler üzerinde çekici bir kuvvet uygulayan bir yerçekimi alanıyla ilişkilidir. Yerçekimi ilk doğru bir açıklama verilir Newton'un evrensel çekim yasası arasında Newton :
Kütlesinin kütle merkezinde ( barycenter ) yoğunlaştığı varsayılan bir gök cisminden uzakta bulunan bir kütle nesnesine uygulanan yerçekimi kuvveti , yıldızın merkezine doğru yönlendirilir ve şuna eşittir:
ile:G , yerçekiminin evrensel sabitidir . SI sisteminde buna değer:
G = 6.674 × 10 -11 m 3 kg -1 s -2Yerçekimi alanı, gök cisminin bileşimindeki ve topografyasındaki heterojenlikler nedeniyle uzamsal farklılıklara tabidir. Gök cismi yörüngesindeki uyduların yörüngelerindeki anormallikleri inceleyerek, taşan cismin topografyasının yanı sıra kütlelerin iç dağılımını da çıkarabiliriz.
Yerçekimi de Dünya üzerindeki konuma göre değişir: Dünya ışınlarının eşit olmayan değeri nedeniyle ekvatorda kutuplara göre daha zayıftır ve irtifa ile azalır. Zamanla, gelgitler nedeniyle su kütlelerinin hareketi, yerçekiminde periyodik değişiklikler üretir.
Yerçekimi, bir gök cismi üzerinde gözlemlenen gerçek kuvvet alanıdır. Dünya gibi dönen bir gök cismine bağlı nesnelerde , yerçekimi kuvvetine karşı çıkan eksenel bir atalet kuvveti içerir (daha doğrusu vektörel olarak eklenir ).
Yerçekimi alanı, yönü bir çekül çizgisi ile gösterilen ve normu (belirtilen ) bilinen sertlikteki bir yayın uzamasıyla veya ağır bir sarkacın periyodunun ölçülmesiyle ölçülebilen bir vektör alanı (belirtilen ) ile tanımlanır. .
Yerçekimi ivmesinin değer olduğu bir yerde kütleli bir nesne , değeri ağırlık adı verilen ve değeri olan bir yerçekimi kuvvetine maruz kalmış gibi görünür . Bu kuvvet, belirli bir yerde tüm serbest cisimlerin yere düştüğü ve bir çekül çizgisiyle ölçülebilen yön olan yerin düşey boyunca aşağı doğru uygulanır .
1903'te kilogram-kuvvet veya kilogram-ağırlık, kuvvet ölçü birimi olarak tanımlandı . Yerçekimi ivmesinin g n ile belirtilen ve 9.806 65 m s -2'ye eşit olan yerçekimi ivmesinin normal değerine eşit olduğu bir yerde 1 kilogramlık bir kütlenin ağırlığıdır .
Kilogramı gücü modası geçmiş bir birimidir, 9,806 ila 65 eşit newton tanımla .
Dünya'nın kendi etrafında dönmesi ve küresel ve homojen bir yıldız olmaması nedeniyle yerçekimi ivmesi yere ve aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
Aşağıdaki formül, enlemin bir fonksiyonu olarak yerçekimi ivmesinin normal değerinin yaklaşık bir değerini ve karasal yarıçapın (tipik olarak: birkaç bin metre) önündeki düşük bir irtifa için verir:
ile:
Pratik amaçlar için, 1901'de Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı, 0 rakımda , dünya yüzeyine yaklaşan ideal bir elipsoid üzerinde , 45 ° enlem için, 9.806 65 m / ' ye eşit yerçekimi ivmesinin normal bir değerini tanımladı. s 2 veya 980.665 Gal (eski CGS ölçüm sisteminden türetilen , hala bazen gravimetride kullanılan, 1 cm / s 2'ye eşit olan bir birim ).
Günlük dilde, " g "den genellikle yer çekiminin normal değerine eşit bir ağırlık birimi , yani 9.806 65 m/s 2 olarak bahsederiz . Örneğin, ay yerçekiminin 0,16 g'a eşit olduğunu , yani normal karasal yerçekiminin 0,16 katı olduğunu veya bir santrifüjdeki bir astronotun (veya bir dönüşte bir savaş pilotunun) 6 g - altı katı yerçekimi ivmesine maruz kaldığını okuyacağız. Yeryüzünün.
Dünyanın yerçekimi alanının bilgisinin jeodezistler için önemi, herhangi bir jeodezik kurulumu sırasında çekül hattının sağladığı yerin dikeyine karşılık gelen her noktadaki yönünün referans olarak kullanıldığını bildiğimizde kolayca anlaşılır. ölçüm cihazı. Daha ayrıntılı bir şekilde, aşağıdaki nedenlerden dolayı yerçekimi alanı bilgisinin ilgisi anlaşılır:
Ağırlık değişiklikleri ve yerçekimi düzensizlikleri bir ölçüsüdür; ancak, bu doğrudan ölçülebilir değildir: ilk önce yerçekimini ölçmeli ve onu, Dünyanın dönmesinden kaynaklanan etkiler veya gelgitlerden kaynaklanan etkiler gibi gerekli düzeltmelere atamalıyız - su kütlelerinin yer değiştirmesi, yerçekiminde periyodik değişiklikler üretir. Gravimetrik ölçümler, konuma bağlı olarak yerçekiminde düzensizliklere neden olan kütlelerin Dünya içindeki eşit olmayan dağılımını tanımlamayı mümkün kılar.
Genel olarak, g'nin göreli değişimleri , jeodezistler ve jeofizikçiler için mutlak değerlerden daha önemlidir; Gerçekten de, diferansiyel ölçümler mutlak ölçümlerden daha kesindir.
g'nin Dünya yüzeyindeki maksimum değişimi yaklaşık 5 gal (5 × 10 -2 m s -2 )'dir ve g'nin enlemle olan değişimine atfedilebilir . Jeoid gravite anomalileri olarak bilinen daha kısa dalga boyu varyasyonları tipik olarak birkaç onda bir ile birkaç on miligal (mgal) arasındadır. Son zamanlarda jeodezik enstrümantasyondaki ilerleme sayesinde gözlemi mümkün hale gelen bazı jeodinamik olaylarda , genliği sadece birkaç mikrogal (µgal)'a ulaşan zamanın bir fonksiyonu olarak g'nin varyasyonları ile ilgileniyoruz . Teorik çalışmaları ( çekirdeğinin modları , laik varyasyon g ) şu anda canlandırmak varyasyonlar g nanogal (ngalll) seviyesinde yer alan.
Yerçekimi araştırmasında ve inşaat mühendisliğinde, g'nin önemli anomalileri genellikle birkaç mikrogal ile miligalin birkaç onda biri arasındadır. Fikirleri düzeltmek için, Dünya yüzeyinde üç metre yükseldiğinde, yerçekimi yaklaşık 1 mgal değişir.
Nesne göre sabit değilse Dünya , Coriolis hızlandırılması , nesnenin hızıyla orantılı, yerçekimi edilene ilave edilir. Genellikle belirgin bir etkiye sahip çok zayıf ama hareketleri önemli bir rol oynar havada içinde atmosferde özellikle rüzgar .
Günlük rotasyonun yanı sıra irtifa ve enlem etkileri için düzeltilmiş olsa bile, yerçekimi ivmesi , cisimlerin Dünya'ya düşüşünü tam olarak tanımlamak için yeterli değildir .
İtalyan bilgin Galileo (1564-1642), dünyanın yerçekimini tanımlayan ve kabaca ölçen ilk kişilerden biriydi. Pisa kulesinin tepesinden gerçekleştirilen efsanevi bir deneyle , farklı ağırlıktaki ağır mermilerin aynı düşme zamanına sahip olduğunu fark edebilirdi, ancak Diyalog'da dünyanın iki büyük sistemi üzerine neden olduğunu açıklarken. böylece bir boşlukta olduğunu düşünce deneyleriyle haklı çıkarır : özellikle aynı ağırlık ve şekilde, aynı anda düşen ve bir bağlantı ile bağlı veya değil, iki ayrı taş hayal ederek, böylece aynı ağırlıkta iki ayrı cisim veya çift tek bir tane oluşturur. ağırlık, ancak her durumda aynı düşme hızına sahip.
1604 civarında Galileo bir gözlem kullandı: serbest düşüşteki bir nesnenin ilk hızı sıfırdır, ancak yere ulaştığında hızı… sıfır değildir. Yani hız düşme sırasında değişir. Galileo basit bir yasa öneriyor: hız, sürekli olarak 0'dan ve düşüşün başlangıcından bu yana geçen zamanla orantılı olarak değişecektir. Yani: hız = sabit × geçen zaman .
Düşüş sırasında kat edilen mesafenin geçen zamanın karesiyle orantılı olduğu sonucuna varır. Daha doğrusu: mesafe = ½ sabit × geçen süre 2 (yukarıdakiyle aynı sabitle). Fikri, kendi eliyle yaptığı malzemeyle bir deneyde doğrulandı: topun geçişini göstermek için çanların düzenlendiği eğimli bir oluk.
Bir nesne vakum altında tartılmazsa, ölçülen " ağırlığı ", kütlesinden kaynaklanan ağırlığa, yer değiştiren hava hacminin ağırlığının çıkarılmasıyla eşittir ( Arşimet'in itişi ). Bu düzeltme olmadan, bir kilogram tüyün ağırlığının ölçümü, bir kilogram kurşunun ağırlığından daha azdır (çünkü bu kilogram tüyün hacmi, aynı kilogram kurşunun hacminden daha büyüktür ve Arşimet'in itme kuvveti, bu nedenle daha önemlidir).
Sürtünme bölgesinin hava neden aerodinamik kuvvetlerin ve özellikle sürtünme küçük bir top bir büyük olandan daha hızlı düşmesine neden olmaktadır hareketi, karşı aynı kütle .
Üzerinde Ay , yerçekimi altı kat daha az ilgili daha Dünya (1.6 m ile ilgili s / 2 9.8 m karşı / s 2 (nedeniyle Moon düşük kütleye (81.3 kat daha az) ve daha küçük bir yarıçap rağmen 3.67 kez) daha küçük). Bu , Amerikan Apollo uzay programının astronotlarının olağanüstü sıçramalarını açıklıyor . Bu fenomen Tenten'in On a Marche sur la Lune albümünde beklendi ve popüler hale getirildi .