重力加速度

在物理学中，重力加速度是物体在真空中自由落体的加速度（因此没有阻力）。 这是完全由引力引起的速度的稳定增加。 无论物体的质量或成分如何，所有物体在真空中都以相同的速度加速； 这些速率的测量和分析被称为重力测量法。

在地表某一固定点，地球引力的大小是由万有引力和地球自转产生的离心力共同作用的结果。 在地球表面的不同点，自由落体加速度范围为 9.764 至 9.834 米/秒（32.03 至 32.26 英尺/秒），具体取决于海拔高度、纬度和经度。 常规标准值精确定义为 9.80665 m/s2 (32.1740 ft/s2)。 与该值有显着差异的位置称为重力异常。 这没有考虑其他影响，例如浮力或阻力。

牛顿万有引力定律指出，任何两个质量之间都存在引力，每个质量的大小都相等，并且对齐以将两个质量拉向彼此。

其中 m 1 {\displaystyle m_{1}} 和 m 2 {\displaystyle m_{2}} 是任意两个质量，G {\displaystyle G} 是引力常数，r {\displaystyle r} 是 两个点状质量之间的距离。

使用高斯定律的积分形式，这个公式可以扩展到任何一对物体，其中一个比另一个大得多——就像一个行星相对于任何人规模的人工制品。 行星之间以及行星与太阳之间的距离（数量级）大于太阳和行星的大小。 因此，太阳和行星都可以被视为质点，同样的公式也适用于行星运动。 （由于行星和天然卫星形成质量相当的对，因此距离“r”是从每对公共质心开始测量的，而不是行星中心之间的直接总距离。）

如果一个质量比另一个大得多，则可以方便地将其作为观测参考并将其定义为由下式给出的大小和方向的引力场源

其中 M {\displaystyle M} 是场源的质量（较大），而 r ^ {\displaystyle \mathbf {\hat {r}} } 是从场源指向样本的单位向量 （较小的）质量。 负号表示该力具有吸引力（指向后方，指向源头）。

这里的 g {\displaystyle \mathbf {g} } 是采样质量 m {\displaystyle m} 在引力源的吸引下所承受的无摩擦自由落体加速度。它是一个指向场源的矢量 ，以加速度单位测量的幅度。 重力加速度矢量仅取决于场源 M {\displaystyle M} 的质量以及到样本质量 m {\displaystyle m} 的距离 'r'。 它不依赖于小样本质量的大小。

该模型表示与大质量物体相关的远场重力加速度。 当物体的尺寸与感兴趣的距离相比并非微不足道时，叠加原理可用于微分质量，假设整个物体的密度分布，以获得更详细的近场重力加速度模型。 对于在轨卫星，远场模型足以粗略计算高度与周期的关系，但无法精确估计多轨道后的未来位置。

更详细的模型包括（除其他外）地球赤道处的凸起，以及月球的不规则质量集中（由于流星撞击）。 2002 年发射的重力恢复和气候实验 (GRACE) 任务包括两个探测器，绰号汤姆和杰瑞，在绕地球的极地轨道上测量两个探测器之间的距离差异，以便更精确地确定地球周围的重力场 ，并跟踪随时间发生的变化。 同样，2011 年至 2012 年的重力恢复和内部实验室任务包括在绕月极地轨道上的两个探测器（潮起潮落），以更精确地确定未来导航目的的引力场，并推断有关月球的信息 身体化妆。