gravitationsfält

Gravitationsfältet är det fält som beskriver hur gravitationskrafter verkar på en testpartikel placerad i rymden. Det är en vektor som anger riktning och storlek av accelerationen som en partikel skulle uppleva på den platsen. Enheten är meter per sekundkvadrat (m/s²).

I newtonska gravitationen fås f = m g, där g är gravitationsaccelerationen. För ett isolerat massivt objekt M, utanför objektet, är g(r) = - GM / r² r̂, där r är avståndet till massan och r̂ är en enhetsriktning bort från massan. För flera kroppar följer fältet linjärt superposition: g(r) = - ∑ GM_i / |r - r_i|² r̂_i. Fältet påverkar arbetet som görs av gravitationen och är konservativt; det går att beskriva med en gravitationspotential Φ där g = -∇Φ och Φ(r) = - GM / r för en isolerad massa.

Gravitationsfältet kan också beskrivas i termer av gravitationspotentialenergi U = mΦ och potentiell energi skillnaderna styr banors och rörelsers mönster, inklusive små variationer i jordens fält som orsakas av dess form och inhomogenitet (multipolutveckling).

I allmänna relativitet uppträder gravitation inte som en kraft utan som krökning av rumtiden som påverkar hur objekt rör sig längs geodesics. Gravitationens effekter uppträder då som rumtidskrökning, tidsförskjutning och ljusets linsning, som blir särskilt tydliga i starka gravitationella fält eller vid höga hastigheter.

Gravitationsfältets praktiska betydelse märks inom astrofysik, geodesi och navigering, där det används för att beskriva planetbanor, gravimetriska mätningar och rumtidsfenomen som påverkar rumsfartyg och satelliter.