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

编辑

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。

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