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重力加速度

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hydrostatics

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  通常指地面附近物体受地球引力作用在真空中下落的加速度,记为g。为了便于计算,其近似标准值通常取为980厘米/秒2或9.8米/秒2。在月球、其他行星或星体表面附近物体的下落加速度,则分别称月球重力加速度、某行星或星体重力加速度。
  在近代一些科学技术问题中,需考虑地球自转的影响。更精确地说,物体的下落加速度g是由地心引力F(见万有引力)和地球自转引起的离心力Q (见相对运动)的合力W产生的(图1)。Q的大小为2(REH)cos,m为物体的质量;ω为地球自转的角速度;RE为地球半径;H为物体离地面的高度;为物体所在的地球纬度。这个合力即实际见到的重力Wmg。地球重力加速度是垂直于大地水准面的。在海平面上g随纬度变化的公式(1967年国际重力公式)为:

g=978.03185(1+0.005278895sin2

  +0.000023462sin4)厘米/秒2

在高度为H的重力加速度g(1930年国际重力公式)同H有关,即

g =978.049(1+0.005288sin2-0.000006sin22

 - 0.0003086H)厘米/秒2

式中H为以米为单位的数值。
  最早测定重力加速度的是伽利略。约在1590年,他利用斜面将g的测定改为测定微小加速度a=gsinθθ是斜面的倾角。测量重力加速度的另一方式是阿脱伍德机。1784年,G.阿脱伍德将质量同为Μ的重块用绳连接后,放在光滑的轻质滑车上,再在一个重块上附加一重量小得多的重块m(图2)。这时,重力拖动大质量物块,使其产生一微小加速度,测得a后,即可算出g。后人又用摆和2Μ+m各种优良的重力加速度计测定g。

  地球上几个不同纬度处的g值见下表;从中可以看出g值随纬度的变化情况:
  由于地球是微椭球形的,加之有自转,在一般情况下,重力加速度的方向不通过地心。重力加速度的测定,对物理学、地球物理学、重力探矿、空间科学等都具有重要意义。

  参考书目
 雅各布斯著,吴佳翼等译:《地球学教程》,地震出版社,北京,1979。(J.A. Jacobs, A textbook on Geonomy, Adam Hilger,London,1974.)

 

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