Нормальное гравитационное поле Земли, его изменение с широтой и высотой вблизи земной поверхности.

Для того чтобы аномалии силы тяжести можно было интерпретировать как следствие плотностных неоднородностей в Земле, нормальное гравитационное поле должно включать:

а) влияние масс Земли с плотностью, зависящей только от радиуса;

б) эффекты сжатия Земли и центробежного ускорения, обусловленного вращением.

Разделить гравитационное поле – потенциал или ускорение силы тяжести на нормальные и аномальные компоненты можно двумя путями.

1. Задать нормальную плотностную модель Земли, параметры ее вращения и решить прямую задачу для силы тяжести или потенциала. В реализации этого подхода важна теорема Стокса: гравитационное поле на уровенной поверхности определяется ее формой, а также массой и угловой скоростью вращения планеты и не зависит от распределения плотности по радиусу.

2. Выделить в реальном гравитационном поле его главную часть с простыми закономерностями изменения на земной поверхности.

Поскольку построение плотностной модели Земли само является довольно сложной задачей физики Земли, предпочтительней оказался второй способ. Он предполагает использование процедуры разложения гравитационного потенциала в ряд по сферическим функциям – полиномам Лежандра.

Сила тяжести. Силой тяжести называется сила, с которой тело притягивается к Земле. Для краткости (хотя и не строго) силой тяжести часто называют гравитационное ускорение, складывающееся из ускорения притяжения по закону Ньютона и центробежного ускорения, вызванного вращением Земли.

Гравитационное поле Земли слагается из притяжения ее масс и центробежного ускорения вследствие вращения вокруг оси.

Притяжение f направлено к центру масс Земли, при сферической симметрии совпадающему с ее геометрическим центром. Центробежное ускорение направлено перпендикулярно оси вращения. , где w угловая частота суточного вращения, а r – расстояние точки P от оси вращения.

P=P’*cosφ, действует от Земли. Максимальное значение Р на экваторе, значит на экваторе сила тяжести меньше, чем на полюсе. На полюсе Р=0.

F=Gm/ , то есть обратно пропорционально расстоянию. Значит чем выше на поверхности Земли измерять, тем меньше g.

Максимальное g на полюсе в низком месте (Арктика), минимальное – на экваторе в горах (Кордильеры).