Gravfält

Gravfält, även kallat gravitationsfältet, är den region i rymden där en massor påverkar andra massor genom gravitation. Det är ett vektorfält som vid varje plats anger vilken acceleration en testmassa skulle uppleva där. Den lokala fältstyrkan betecknas g(r) och mäts i meter per sekundkvadrat (m/s^2), eller som N/kg. Riktningen pekar mot massans centrum.

I Newtons klassiska gravitation följer fältstyrkan för en punktmassa M i avståndet r från massan: g(r) = -GM r̂ / r^2, där r̂ är en enhetsvektor från massan till platsen. Kraften på en massa m är F = m g. Gravpotentialen Φ(r) = -GM/r så att g = -∇Φ, och Poisson-ekvationen ∇·g = -4πGρ beskriver hur fältet uppstår från massfördelningen ρ.

Gravfältet används för att beskriva hur olika kroppar påverkar varandras rörelser, till exempel jordens, månens och solens fält och hur satelliter kretsar. Fältstyrkan varierar över jordytan; vid ytan är g ungefär 9,81 m/s^2 och varierar med plats och höjd.

I allmänna relativitet beskrivs gravitationen inte längre som en kraft utan som kurvatur i spacetime. Testpartiklar följer geodeter i den krökta bakgrunden. Newtons beskrivning gäller som en mycket bra approximation i svaga fält där g ≈ -∇Φ; i starka gravitationer uppstår effekter som tidsdilation och ljuss curvature som inte fångas av den Newtonska bilden.