Гравітаційне поле
Поняття «гравітаційне поле» з'явилося у фізиці не відразу. Спочатку такий тип взаємодії розглядалося в рамках закону Всесвітнього тяжіння. Сучасний термін з'явився значно пізніше. Існує це поняття вже кілька століть.
Під гравітацією розуміється властивість тіл взаємно притягатися, а саме властивість пов'язують з масою цих тіл. Сьогодні у фізиці гравітація розглядається в якості викривлення часу-простору поблизу масивних тіл.
Тіла створюють навколо себе силові поля. Напруженість такого поля тяжіння в будь-якій точці характеризує силу, яка діє на інше тіло, що знаходиться в цій конкретній точці. При цьому напруженість гравітаційного поля g дорівнює відношенню сили F, що впливає на тіло певної маси m, до маси тіла в гравітаційному полі.
Напруженість поля збігається за напрямком, величиною і одиницям вимірювання з відомим прискоренням вільного падіння, але по фізичному сенсу це різні величини. Напруженість поля характеризує стан простору в певній точці, а прискорення і сила з'являються лише коли в цій точці знаходиться тіло.
Ньютон в 1687 г встановив, що два тіла притягуються з силою, прямо пропорційною квадрату відстані, на якій вони знаходяться один від одного. Такий висновок був зроблений ним на основі досвіду законів руху планет.
Полі тяжіння є одним з видів фізичного поля, за допомогою якого здійснюється тяжіння тіл (гравітаційна взаємодія). Це може бути взаємодія між планетами Сонячної системи, планетами і їх супутниками, Землею і тілами, що перебувають поблизу неї.
Гравітаційне поле Землі є силовим полем, яке зумовлене притяганням її маси і відцентровою силою, виникає як наслідок обертання Землі. Воно залежить (хоча і в незначній мірі) від тяжіння Місяця, Сонця та інших тіл, а також маси земної атмосфери.
Гравітаційне поле нашої планети характеризується силою тяжіння, потенціалом і рядом різних похідних. Частина потенціалу називають геопотенціалом (він обумовлений тільки тяжінням Землі). З метою вирішення різних завдань його представляють у вигляді розкладання по функціям (сферичним).
Гравітаційне поле Землі складається з двох частин, які називають нормальною і аномальною. Перша є основною, вона відповідає схематизованій моделі планети, зображуваної як еліпсоїд обертання. Вона узгоджується з реальною планетою. Аномальна частина за величиною менше і вимірюється вельми складним чином. Раз положення Місяця і Сонця по відношенню до Землі постійно змінюються, то періодично відбувається і варіація її гравітаційного поля. Це сприяє приливним деформацій Землі і в тому числі викликає морські припливи.
Крім цього, є й неприливних зміни земного гравітаційного поля, що виникають внаслідок перерозподілу мас у надрах, землетрусів, тектонічних рухів, переміщення води і атмосферних мас, виверження вулканів, зміни миттєвої осі обертання Землі за добу, а також її кутової швидкості. Багато величини таких змін спостерігати неможливо, тому вони оцінюються тільки теоретично.
Гравітаційне поле Землі є підставою для визначення геоїда, який характеризує гравіметричну фігуру Землі. По цій фігурі задаються висоти поверхні планети. По гравітаційному полю роблять висновок про гідростатичному рівноважному стані планети і виникаючих через це напружених в її надрах, досліджують пружні властивості Землі.
Гравітаційне поле Землі допомагає проводити розрахунки орбіт штучних супутників, траєкторії руху ракет. Аномалії поля допомагають дізнаватися розподіл неоднорідностей по щільності в земній корі, верхній частині мантії, проводити тектонічне районування, шукати корисні копалини.