引力（The gravity of the earth）是質量的固有本質之一。每一個物體必然與另一個物體互相吸引。儘管引力的本質還有待於確定，但人們早已覺察到了它的存在和作用。接近地球的物體，無一例外地被吸引朝向地球質量的中心。因為在地球表面上的任何物體，與地球本身的質量相比，實在是微不足道的。
基本介紹
中文名：地球引力外文名：The gravity of the earth套用學科：數學發現者：牛頓
力學簡介,牛頓發現,數學論證,形成原因,力加速度,互相轉化,引力解讀,推導公式,計算公式,擺脫引力,引力套用,相關解釋,解釋一,解釋二,解釋三,解釋四,
力學簡介重力加速度：g=9.80665m/s^2，由於月球的質量+地球的質量!加速度也與地球的轉動速度有關!牛頓（Isaac Newton)最早發現了地球引力，且與萬有引力有關。艾薩克·牛頓，英國著名科學家。（牛頓）地球引力FRS（Sir Isaac Newton，1642年12月25日－1727年3月31日）是一位英格蘭物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和鍊金術士。他在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》里，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裡物理世界的科學觀點，並成為了現代工程學的基礎。他通過論證克卜勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；從而消除了駝只邀對太陽中心說的最後一絲疑慮，並推動了科學革命。牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、克卜勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。在牛頓以前，天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行？天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明，天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。牛頓發現早在牛頓發現萬有引力定律以前，已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如克卜勒就認識到，要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用，他認為這種力類似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運邀棵民動中發現，保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力，並且試圖推到引力和距離的關係。1664年，胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果；1673年，惠更斯推導出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和克卜勒第三定律，推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。牛頓牛頓自己回憶，1666年前後，他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是：在假期里，牛頓常常在花園裡小坐片刻。有一次，象以往屢次發生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來。數學論證一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉折點，它使那個坐在花園裡的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢。牛頓思索著。終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年，胡克曾經寫信問牛頓，能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年，哈雷登門拜訪牛頓時，牛頓已經發現了萬有引力定律：兩個物體之間有引力，抹謎戀試引力和距離的平方成反比，和兩個物體質量的乘積成正比。當時已懂主經有了符全茅地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運動符合克卜勒運動三定律。在哈雷的敦促下，1686年底，牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足，出不了這本書，後來靠白宙閥糠了哈雷的資助，這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。牛頓在這部書中，從力學的基本概念充重趨(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發，運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具，不但從數學上論證了萬有引力定律，而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系，把天體力學和地面上的物體力學統一起來，實現了物理學史上第一次大的綜合。形成原因假如地球表面完全為自由流動的液態水所覆蓋，那么這種液體水的表面呈現一個扁球體，在兩極稍平，而在赤道膨脹，這在前邊已經作了簡要的敘述。這個理想的形狀，稱為地球體，它將完美地同全部的重力、轉動力相平衡。牛頓定律對於引力的表達是重力遵循的基礎。眾所周知，該定律的基本表述為：m1與m2這兩個質點之間的引力，正比於二者質量的乘積，反比於這兩個質點中心之間距離的平方，如果說此處的F為作用在m2上的力，那么R1為從m1指向m2的單位向量，r是m1與m2之間的距離，而A是萬物有引力常數。加上負號表示著力是互相吸引的。很明顯，引力是存在於自然界中強度最小的相互作用力。最近還發現，A的數值也不是常數，而是隨著時間有緩慢的減少。它的這種變化，是由許多原因造成的，其中之一被認為是由於地球半徑隨著時間而增加，這樣反過來，又必將對地球的發展歷史帶來深刻的影響。可是，所得出的A值變化速率是如此之小，以至於它在整個地球演化過程中，即在幾十億年的時間內，其變化速率只大約為1%，所以在實際套用上並無什麼真正的價值。力加速度由於地球（假定為m1）這個巨大質量的存在，使得m2所產生的加速度，稱做重力加速度。它最早是被伽利略在義大利的比薩斜塔上測定的。在地球表面上這個數值一般定為980厘米/秒2，通常又將1厘米/秒2稱為“伽”（gal），用以紀念這位偉大的科學家。重力場是守恆的，也就是說在重力場中，移動一個物體所做的功，獨立於它所經過的路徑，而僅僅取決於它的終點。事實上，假如該質量最終轉到它原來出發時所處的位置時，其淨能量的消耗等於0，而不管它在其間所走過的道路是什麼。這在自然地理面中，是可以很輕易得到證明的。尋常所見的水分循環，就是一個很好的說明重力守恆的例子。一滴水從海洋面上被蒸發，克服重力，進入大氣，這是外界做功的結果。待它由空中重新回歸到海洋時（而不管它是直接落入海洋，還是被運送到幾千公里之外，又隨著河川逕流回到海洋來的），放出了原先克服重力時的那部分功，遵循著重力守恆，使得淨能量的消耗等於0。互相轉化類似的例子，在地表面是很多的。另外一種對重力守恆的表達方式就是：動能和勢能之和在一個封閉體系中為一常數，這涉及到動能與勢能的互相轉化，也是我們要經常使用的一個規律。同時要記住引力是一個向量，它的方向是沿著地球的質量中心與另外一個物體質量中心的連線，這在進行向量分析時，是極為有用的。地球表面的重力大小，一般來說與五個因素有關，它們是地理緯度、海拔高度、周圍地體的地形、地球潮汐與地表以下物質的密度。這最後一個因子，僅僅在進行重力測量中才有價值，一般情況下它對重力變化的影響，要比前四個因子的聯合效應小的多。例如，從赤道到兩極，重力隨著緯度變化的數量大約為5伽，而油田勘探中的較大重力異常是10毫伽，只相當於上述數字的1/500。在1930年，國際大地測量和地球物理協會採用了一個公式，給出了在地球這個橢球體上任意一點的重力加速度為：g=g0（1+αsin2Φ+βsin22Φ） (5．9) g——重力加速度；g0——在赤道上的重力加速度，它等於978.0490厘米/秒2；Φ——緯度，常數α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來，由於在重力測量中獲取了大量的資料，特別是通過人造地球衛星的準確測定，上式中的常數已經有了進一步的改動。從自然地理學的角度來看，我們的著眼點不在於尋求計算重力或進行訂正的準確公式，而在於利用這種重力分析的基本原理，闡述物質在進入自然地理面和輸出到環境時的受力狀況，在這些受力當中，重力是特別應當考慮的一項。舉凡地形的改變、物質的搬運和堆積、氣團的運動、水分的循環、生物的生長，甚至於地球物質的調整等，離開了重力的分析，就不可能得出正確的結果。前面已經講過，重力最為明顯的表達，一般都在地球固體表面之上。在其下並非重力消失了，只是不容易有如固體表面之上那樣明顯地看出來罷了，此外作為研究的對象來說，我們亦不去特別關注地層深處的重力狀況，而只接受它所帶來的對地表造成的後果。進而看到，在海平面之上陸地面積約占全球總表面積的29%，以雨和雪降下來的水，必然經受重力的作用回歸到海洋中去。這樣，每一次落到地表上的降水，都具有比例於本身質量和海平面以上高度的乘積，這樣數值的能量，這就是它所具的勢能。在陸地地表，亦有個別的點低于海平面，例如我國的吐魯番盆地，美國加利福尼亞的死谷等，它們之所以能在陸面上保持這種例外的情況，一是由於其面積小，二是由於這些盆地均處於乾旱區，很少有降水發生。假如把它們移到濕潤地區，這種低于海平面的狀況決不會保持很久，在重力的參與下，很快就要被水充滿或被水所帶來的風化物質填注，以補足海平面在全球延伸中的“漏洞”。重力在自然地理面中的表現，既平常又深刻，對此應有充分的認識，現粗略地討論一下重力在改造地表形態上的作用。陸地表面由於風化作用而造成的鬆散物質，在一定的條件下，由於力的作用是要移動的。地球引力