g
{\displaystyle g}
的单位是加速度的单位,而不是力的单位。在地球表面附近,一质点的自由落体加速度
g
{\displaystyle g}
与它的重力加速度
a
{\displaystyle a}
稍微不同,一个质点的重量
m
g
{\displaystyle mg}
与它所受的重力(地球万有引力)也不同,原因是地球会自转。若考虑地球自转,则:
m
g
=
m
a
−
m
R
ω
2
{\displaystyle mg=ma-mR\omega ^{2}}
其中
m
g
{\displaystyle mg}
为测量到的重量、
m
a
{\displaystyle ma}
为重力的大小、
m
{\displaystyle m}
为质量、
R
ω
2
{\displaystyle R\omega ^{2}}
为向心加速度
可以得到:
g
=
a
−
R
ω
2
{\displaystyle g=a-R\omega ^{2}}
其中,
g
{\displaystyle g}
为自由落体加速度、
a
{\displaystyle a}
为重力加速度、
R
ω
2
{\displaystyle R\omega ^{2}}
为向心加速度
注意以上式子中的减法为矢量相减。自由落体加速度
g
{\displaystyle g}
实际上是小于重力加速度
a
{\displaystyle a}
的,方向也略有区别,在赤道上则相差最多,但由于地球的半径与自转周期的关系,两者大约只相差0.034m/s²,因此在日常使用的计算上,重量与重力之间的差异通常可以忽略,但若做为精密飞行器的计算,则需要考虑进去。
地表附近的所有物体下降的加速度都介于9.78 m/s²和9.83 m/s²之间,差别是取决于纬度等因素(赤道最少,南北极最大),标准重力加速度是9.80665 m/s²(为方便计算,一般使用9.81 m/s²、9.8 m/s²或10 m/s²)。
近似公式
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根据地球参考椭球,可以导出在地理纬度
φ
{\displaystyle \varphi }
海拔高度
h
{\displaystyle h}
的重力加速度近似值:[1]
g
≈
g
0
(
1
+
0.0052884
sin
2
φ
−
0.0000059
sin
2
2
φ
)
−
0.000003086
h
{\displaystyle g\ \approx \ g_{0}\ (1+0.0052884\sin ^{2}\varphi -0.0000059\sin ^{2}2\varphi )-0.000003086h}
其中
g
0
≈
9.78046
{\displaystyle g_{0}\approx 9.78046}
m/s2 为赤道海平面上的重力加速度。
有的书会给出稍微不同的表达式:
[2][3]
g
(
h
=
0
)
≈
9.780318
(
1
+
5.3024
×
10
−
3
sin
2
φ
−
5.9
×
10
−
6
sin
2
2
φ
)
{\displaystyle g(h=0)\ \approx \ 9.780318\ (1+5.3024\!\times \!10^{-3}\sin ^{2}\varphi -5.9\!\times \!10^{-6}\sin ^{2}2\varphi )}
m/s2
d
g
(
h
=
0
)
d
h
≈
−
3.0877
×
10
−
6
(
1
−
1.39
×
10
−
3
sin
2
φ
)
{\displaystyle {\frac {\mathrm {d} g(h=0)}{\mathrm {d} h}}\approx -3.0877\!\times \!10^{-6}(1-1.39\times \!10^{-3}\sin ^{2}\varphi )}
m/(s2 /m)
其中
h
=
0
{\displaystyle h=0}
表示在海平面上。对重力精度要求不高时,可以采用下式计算不同高度的重力:
g
(
h
)
=
g
(
h
=
0
)
/
(
1
+
h
/
R
0
)
2
{\displaystyle g(h)=g(h=0)/(1+h/R_{0})^{2}}
其中
R
0
≈
6371
km
{\displaystyle R_{0}\approx 6371\operatorname {km} }
是地球的平均半径。