Intensidad del campo gravitatorio
y se expresa en newton/kilogramo (N/kg) en el Sistema Internacional de Unidades.
También podría interpretarse como la aceleración que sufriría un cuerpo en caída libre sobre otro.
Esta interpretación parece más intuitiva y accesible en los cursos introductorios de Física; sin embargo no es correcta, a menos que consideremos un campo gravitatorio en abstracto (con lo que desaparece la intuición) o que el cuerpo tenga una masa despreciable en relación con la masa del que lo atrae, para poder despreciar la aceleración que adquiere este segundo cuerpo.
La gravedad sobre la superficie de un planeta típicamente esférico viene dada por:
donde G es la constante de gravitación universal, M es la masa del planeta, R es el radio del planeta y
es un vector unitario (es decir, de módulo 1) dirigido, en su sentido negativo, hacia el centro del planeta.. Equivalentemente, puede definirse como el peso por unidad de masa de un objeto que se encuentra sobre la superficie del planeta:
valor que se ha definido como el correspondiente a la gravedad estándar.
La aceleración de la gravedad en la Tierra varía según la altura.
Existen pequeñas variaciones de un lugar a otro.
Hay varios factores que intervienen para que así ocurra: Debido a la rotación de la Tierra, los cuerpos experimentan una fuerza centrífuga que varía según la latitud: es nula en los polos y máxima en el ecuador.
Además, el campo gravitatorio aumenta con la latitud debido a otro efecto: el achatamiento de la Tierra en los polos (también como consecuencia de la fuerza centrífuga) hace que la distancia r se reduzca a medida que la latitud aumenta.
La fuerza de atracción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, lo cual significa que estando en el ecuador la fuerza de gravedad es menor que en otras latitudes, y a medida que nos vayamos desplazando al sur o al norte, la fuerza de gravedad se va incrementando.
Entre los dos efectos, la fuerza centrífuga y el achatamiento de los polos, hacen que la gravedad en el ecuador sea un 0,5 % menor que en los polos.
Estos dos factores influyen además en la dirección de la gravedad.
La atracción gravitatoria no está dirigida al centro de la Tierra, sino perpendicular a la superficie del geoide, lo que representa una pequeña desviación hacia el polo del hemisferio opuesto.
Aproximadamente la mitad de esa desviación se debe a la fuerza centrífuga, y la otra mitad a la masa adicional alrededor del ecuador, que provoca un cambio en la dirección de la fuerza de la gravedad con respecto a lo que sería su dirección en una Tierra perfectamente esférica.
La forma de la superficie de la Tierra es en realidad más próxima a un esferoide oblato, que además no tiene una densidad uniforme, por lo que su campo gravitatorio no es un campo central exacto, y esto se refleja en un momento cuadripolar no nulo.
El efecto del momento cuadripolar por ejemplo es importante en el diseño de satélites artificiales.
(la fuerza específica de la gravedad) en el ecuador y en los polos son respectivamente:[1]
La aceleración de la gravedad disminuye con la altura, ya que a mayor altura, es mayor la distancia al centro de la Tierra.
La variación de la gravedad con respecto a la altura está expresada en la siguiente fórmula:
Por tanto si la Tierra fuese homogénea la aceleración de la gravedad a una distancia
Pero como la densidad de la Tierra no es constante, la aceleración de la gravedad toma su valor máximo, 10,7 m/s², en la superficie del núcleo de la Tierra, debido a la gran densidad del mismo.
Las variaciones locales en topografía (como la presencia de montañas) y geología (como la densidad de las rocas en las inmediaciones) son las responsables de que existan pequeñas variaciones en un lugar sin que tenga que ver la latitud.
A veces hay una pequeña variación en una zona que dista pocos kilómetros de otra.
Estas variaciones se deben a que cerca de la superficie pueden existir rocas de densidad mayor a la normal (llamadas mascon), lo que produce que sea mayor la gravedad sobre esos lugares.
Esas irregularidades fueron causantes de sorpresivos cambios de dirección en satélites artificiales, motivo por el cual se empezó a estudiar el fenómeno.
Las variaciones mencionadas son tan pequeñas que sólo se las puede detectar con instrumentos de gran precisión.
La gravedad ejercida sobre los objetos que están sobre la superficie tiende a disminuir al alejarse del planeta, por aumentar la distancia r entre las masas implicadas.
Sin embargo, también disminuye al adentrarse en el interior de la Tierra, ya que cada vez una porción mayor de masa del planeta la rodea, contrarrestándose las fuerzas ejercidas en direcciones opuestas.
