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地球引力是因地球本身質(zhì)量而具有的引力。地球表面的重力加速度被表示為符號(hào)g，近似地等于每平方秒9.8米或每平方秒32英尺。這表示，當(dāng)忽略空氣阻力時(shí)，物件在地球表面上自由下落的加速度為 9.8 m/s2。 換言之，靜止物件下落一秒后的速度為9.8m/s，兩秒后為19.6 m/s，如此類推。地球本身也受到下落物體等值的吸引力加速，也就是說地球會(huì)朝著下落物體的方向加速移動(dòng)，但是地球質(zhì)量遠(yuǎn)大于下落物的質(zhì)量，所以下落物對(duì)地球的加速度非常小。地球引力又稱地心引力或地心吸力，但這是不正確的，物理學(xué)上沒有此說法。因?yàn)榈厍蛞εc地球質(zhì)量有關(guān)，并非來自地心。

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目錄

1 基本簡介

2 數(shù)值計(jì)算

3 形成原因

4 發(fā)現(xiàn)者簡介

1 基本簡介

2 數(shù)值計(jì)算

3 形成原因

4 發(fā)現(xiàn)者簡介

1 基本簡介 編輯本段

地球引力是因地球本身質(zhì)量而具有的引力。地球表面的重力加速度被表示為符號(hào)g，近似地等于每平方秒9.8米或每平方秒32英尺。這表示，當(dāng)忽略空氣阻力時(shí)，物件在地球表面上自由下落的加速度為 9.8 m/s2。 換言之，靜止物件下落一秒后的速度為9.8m/s，兩秒后為19.6 m/s，如此類推。地球本身也受到下落物體等值的吸引力加速，也就是說地球會(huì)朝著下落物體的方向加速移動(dòng)，但是地球質(zhì)量遠(yuǎn)大于下落物的質(zhì)量，所以下落物對(duì)地球的加速度非常小。地球引力又稱地心引力或地心吸力，但這是不正確的，物理學(xué)上沒有此說法。因?yàn)榈厍蛞εc地球質(zhì)量有關(guān)，并非來自地心。

地球引力是因地球本身質(zhì)量而具有的引力。地球表面的重力加速度被表示為符號(hào)g，近似地等于每平方秒9.8米或每平方秒32英尺。這表示，當(dāng)忽略空氣阻力時(shí)，物件在地球表面上自由下落的加速度為 9.8 m/s2。 換言之，靜止物件下落一秒后的速度為9.8m/s，兩秒后為19.6 m/s，如此類推。地球本身也受到下落物體等值的吸引力加速，也就是說地球會(huì)朝著下落物體的方向加速移動(dòng)，但是地球質(zhì)量遠(yuǎn)大于下落物的質(zhì)量，所以下落物對(duì)地球的加速度非常小。

地球引力又稱地心引力或地心吸力，但這是不正確的，物理學(xué)上沒有此說法。因?yàn)榈厍蛞εc地球質(zhì)量有關(guān)，并非來自地心。

2 數(shù)值計(jì)算 編輯本段

非重力加速度和重力加速度有相似的單位。非重力加速度通常用于加速物體上如飛機(jī)或是賽車，常以g的倍數(shù)來表示。用于重力單位時(shí)，g常被誤認(rèn)為重量單位克g。 重力加速度的單位是m/s^2 ,應(yīng)當(dāng)是“kg.m/s*s",這里米每秒S是指1秒。而s是指X任意秒！單位應(yīng)當(dāng)是kg.m/s*x(s)而不s^2秒！比如3秒，和3秒平方，是不一樣的！

重力加速度之值依不同地點(diǎn)的海拔高度和緯度而異。重力加速度與月球質(zhì)量有關(guān),地球質(zhì)量加月球質(zhì)量,才形成地球重力,沒有月球重力就不是9.78033,而重力加速度也與月球質(zhì)量有關(guān)! 重力加速度的單位也應(yīng)當(dāng)是"N.S" 牛頓N(kg.m/s) 例如以海平面計(jì)算, 在地球赤道的重力加速度數(shù)值為 9.78033 N.S2, 在北極則約為9.N.S,2 。 (由于地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力所影響, 一般來說在同一海拔高度下, 位于赤道的重力加速度最小, 而處于兩極的重力加速度則最大。)

世界氣象組織（WMO）在1935年之前取重力加速度 g 為 9.8 m/s2。 1935年后, WMO以緯度45 的海平面作基準(zhǔn), 取 g 為 9.80665 m/s2。 (可寫為g45)

不過由于測量技術(shù)的進(jìn)步, g45 的數(shù)值已不是 9.80665 kg.m/s^22。 在不改動(dòng) g = 9.80665 m/s2 的前提下, 現(xiàn)在取位于海平面和緯度 45.542 處的重力加速度為 g 的基準(zhǔn)值。

重力加速度的單位是和每秒平方反比或是使用cgs制中的重力梯度單位eotvoses。

當(dāng)要精確測量 g，重力的“真實(shí)”強(qiáng)度與“外觀”強(qiáng)度之間的分別變得重要。

3 形成原因 編輯本段

假如地球表面完全為自由流動(dòng)的液態(tài)水所覆蓋，那么這種液體水的表

面呈現(xiàn)一個(gè)扁球體，在兩極稍平，而在赤道膨脹，這在前邊已經(jīng)作了簡要的敘述。這個(gè)理想的形狀，稱為地球體，它將完美地同全部的重力、轉(zhuǎn)動(dòng)力相平衡。牛頓定律對(duì)于引力的表達(dá)是重力遵循的基礎(chǔ)。眾所周知，該定律的基本表述為：m1與m2這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，正比于二者質(zhì)量的乘積，反比于這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(shù)。加上負(fù)號(hào)表示著力是互相吸引的。

很明顯，引力是存在于自然界中強(qiáng)度最小的相互作用力。最近還發(fā)現(xiàn)，A的數(shù)值也不是常數(shù)，而是隨著時(shí)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(rèn)為是由于地球半徑隨著時(shí)間而增加，這樣反過來，又必將對(duì)地球的發(fā)展歷史帶來深刻的影響?？墒?，所得出的A值變化速率是如此之小，以至于它在整個(gè)地球演化過程中，即在幾十億年的時(shí)間內(nèi)，其變化速率只大約為1%，所以在實(shí)際應(yīng)用上并無什么真正的價(jià)值。

由于地球（假定為m1）這個(gè)巨大質(zhì)量的存在，使得m2所產(chǎn)生的加速度，稱做重力加速度。它最早是被伽利略在意大利的比薩斜塔上測定的。在地球表面上這個(gè)數(shù)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(jì)念這位偉大的科學(xué)家。重力場是守恒的，也就是說在重力場中，移動(dòng)一個(gè)物體所做的功，獨(dú)立于它所經(jīng)過的路徑，而僅僅取決于它的終點(diǎn)。事實(shí)上，假如該質(zhì)量最終轉(zhuǎn)到它原來出發(fā)時(shí)所處的位置時(shí)，其凈能量的消耗等于0，而不管它在其間所走過的道路是什么。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(huán)，就是一個(gè)很好的說明重力守恒的例子。一滴水從海洋面上被蒸發(fā)，克服重力，進(jìn)入大氣，這是外界做功的結(jié)果。待它由空中重新回歸到海洋時(shí)（而不管它是直接落入海洋，還是被運(yùn)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(shí)的那部分功，遵循著重力守恒，使得凈能量的消耗等于0。類似的例子，在地表面是很多的。另外一種對(duì)重力守恒的表達(dá)方式就是：動(dòng)能和勢(shì)能之和在一個(gè)封閉體系中為一常數(shù)，這涉及到動(dòng)能與勢(shì)能的互相轉(zhuǎn)化，也是我們要經(jīng)常使用的一個(gè)規(guī)律。同時(shí)要記住引力是一個(gè)向量，它的方向是沿著地球的質(zhì)量中心與另外一個(gè)物體質(zhì)量中心的連線，這在進(jìn)行向量分析時(shí)，是極為有用的。地球表面的重力大小，一般來說與五個(gè)因素有關(guān)，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(zhì)的密度。這最后一個(gè)因子，僅僅在進(jìn)行重力測量中才有價(jià)值，一般情況下它對(duì)重力變化的影響，要比前四個(gè)因子的聯(lián)合效應(yīng)小的多。例如，從赤道到兩極，重力隨著緯度變化的數(shù)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(dāng)于上述數(shù)字的1/500。在1930年，國際大地測量和地球物理協(xié)會(huì)采用了一個(gè)公式，給出了在地球這個(gè)橢球體上任意一點(diǎn)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，它等于978.0490厘米/秒2；Φ——緯度，常數(shù)α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來，由于在重力測量中獲取了大量的資料，特別是通過人造地球衛(wèi)星的準(zhǔn)確測定，上式中的常數(shù)已經(jīng)有了進(jìn)一步的改動(dòng)。

從自然地理學(xué)的角度來看，我們的著眼點(diǎn)不在于尋求計(jì)算重力或進(jìn)行訂正的準(zhǔn)確公式，而在于利用這種重力分析的基本原理，闡述物質(zhì)在進(jìn)入自然地理面和輸出到環(huán)境時(shí)的受力狀況，在這些受力當(dāng)中，重力是特別應(yīng)當(dāng)考慮的一項(xiàng)。舉凡地形的改變、物質(zhì)的搬運(yùn)和堆積、氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)、水分的循環(huán)、生物的生長，甚至于地球物質(zhì)的調(diào)整等，離開了重力的分析，就不可能得出正確的結(jié)果。前面已

經(jīng)講過，重力最為明顯的表達(dá)，一般都在地球固體表面之上。在其下并非重力消失了，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(duì)象來說，我們亦不去特別關(guān)注地層深處的重力狀況，而只接受它所帶來的對(duì)地表造成的后果。進(jìn)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(jīng)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，都具有比例于本身質(zhì)量和海平面以上高度的乘積，這樣數(shù)值的能量，這就是它所具的勢(shì)能。在陸地地表，亦有個(gè)別的點(diǎn)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，一是由于其面積小，二是由于這些盆地均處于干旱區(qū)，很少有降水發(fā)生。假如把它們移到濕潤地區(qū)，這種低于海平面的狀況決不會(huì)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(fēng)化物質(zhì)填注，以補(bǔ)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(xiàn)，既平常又深刻，對(duì)此應(yīng)有充分的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)粗略地討論一下重力在改造地表形態(tài)上的作用。陸地表面由于風(fēng)化作用而造成的松散物質(zhì)，在一定的條件下，由于力的作用是要移動(dòng)的。

無論是從高處到低處的滾動(dòng)、滑落、崩塌，還是通過河流的輸運(yùn)，風(fēng)的挾帶等，其中一個(gè)極重要的因素就是重力的參與。我們以一個(gè)在坡面上運(yùn)動(dòng)的巖塊為例，簡要分析一下重力的作用。由分析得知，重力的一個(gè)分力，即巖塊向下滑動(dòng)的力，比例于所處坡度的正弦，當(dāng)然還取決于這個(gè)坡面的摩擦系數(shù)。一克重的巖塊在坡度為45°時(shí)，向下滑動(dòng)的分力為0.7克；而當(dāng)該坡度等于60°時(shí)，這個(gè)分力將增加到0.87克（如圖5．5）。由于摩擦系數(shù)很少有大于1的狀況，因此單憑摩擦系數(shù)的阻抗，在坡度大于45°時(shí)，將支持不住重力所引起的向下滑動(dòng)的分力。事實(shí)上，比40°更為陡峭的自然坡度在全球是很少見的，因?yàn)槿绻谐?0°的角度時(shí)，重力作用將比較迅速地對(duì)此加以改變，由此可以看出重力改變地表形態(tài)的作用來。

在討論地球重力的同時(shí)，我們對(duì)于其它星體產(chǎn)生的類似于地球引力的作用力，也要加以必要的重視。最主要的就是月亮和太陽對(duì)地球的引力。

月亮和地球的距離很近，約等于三十個(gè)地球的直徑，根據(jù)萬有引力定律，引力與距離的平方成反比，因而盡管月球的質(zhì)量不算太大，但對(duì)于地球上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力卻相對(duì)的要大一些。太陽的質(zhì)量很大，約等于二千億億億噸，是地球質(zhì)量的三十三萬倍，但由于地球與太陽之間的距離太遠(yuǎn)，是月球—地球之間距離的四百倍，因此，它對(duì)地球的引力，只是月球?qū)Φ厍蛞Φ?6%。所以，地球上的潮汐現(xiàn)象是太陽和月亮二者作用力的合成，這里我們只需了解月亮的引力作用比太陽更大這一點(diǎn)就夠了。地球的質(zhì)量是月球的81.5倍，因此月—地系統(tǒng)的公共質(zhì)量中心，必然大大地偏向于地球一側(cè)，大約在距地心0.73倍地球半徑的地方，兩個(gè)球體每月繞著這個(gè)共同的質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動(dòng)。月球?qū)τ诘厍虻囊绷倘恢匾?，但這個(gè)引潮力的數(shù)量值卻并不太大，只相當(dāng)于地球重力的千萬分之一。對(duì)于地球上一個(gè)10噸重的物體來說（即重力等于10噸），其引潮力僅有1克。這樣小的力，人通常是感覺不出來的。但地球?qū)?/p>

這種不大的引潮力，反應(yīng)卻十分明顯。很早以前，就發(fā)現(xiàn)海水在一日內(nèi)有規(guī)律的漲落（潮汐）與月球有密切關(guān)系。此外，地球不是一個(gè)剛體，一般都認(rèn)為它是一個(gè)具有彈性的球體，對(duì)于具這樣一種特性的球體，在引潮力的作用下，地球的固體巖石地殼也會(huì)產(chǎn)生“潮汐”現(xiàn)象，叫做固體潮，每天都要升降達(dá)30厘米左右。當(dāng)然地球?qū)υ虑虻囊绷Ω?，它使得月殼突起和下落的幅度達(dá)到3公里左右。與此同時(shí)，地球上的大氣，也因?yàn)檫@種引潮力，每天都產(chǎn)生著“大氣潮汐”。至于海洋這個(gè)龐大的水體，其上的潮汐現(xiàn)象就更為明顯了，加拿大東海岸的芬地灣蒙克頓港，最大潮差達(dá)19.6米，堪稱世界前茅。我國錢塘江口的最大潮差記錄為8.9米，當(dāng)然各個(gè)地方由于所處位置及周圍環(huán)境的不同，潮差也是不相同的。月球和太陽的引力在塑造陸地表面的地形方面，也是一個(gè)具有一定意義的因素?？档略?775年，曾率先提出把漲潮作為改變地球旋轉(zhuǎn)速度的一個(gè)因素。近年來，在探討關(guān)于地震的預(yù)測預(yù)報(bào)中，也有人把潮汐力作為一個(gè)對(duì)地震起因的觸發(fā)因子。此外，對(duì)于自然地理來說，更為明顯的則是潮汐對(duì)于海陸交界處地形的變更作用，對(duì)于岸線的影響作用，以及對(duì)于波浪運(yùn)動(dòng)的作用等。

4 發(fā)現(xiàn)者簡介 編輯本段

牛頓（Isaac Newton)最早發(fā)現(xiàn)了地球引力，且與萬有引力有 關(guān)。艾薩克·牛頓，英國著名科學(xué)家。（牛頓）

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(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)士。他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里，對(duì)萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律；從而消除了對(duì)太陽中心說的最后一絲疑慮，并推動(dòng)了科學(xué)革命。牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的集大成者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開普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(yùn)動(dòng)三定律。在牛頓以前，天文學(xué)是最顯赫的學(xué)科。但是為什么行星一定按照一定規(guī)律圍繞太陽運(yùn)行？天文學(xué)家無法圓滿解釋這個(gè)問題。萬有引力的發(fā)現(xiàn)說明，天上星體運(yùn)動(dòng)和地面上物體運(yùn)動(dòng)都受到同樣的規(guī)律——力學(xué)規(guī)律的支配。

早在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律以前，已經(jīng)有許多科學(xué)家嚴(yán)肅認(rèn)真的考慮過這個(gè)問題。比如開普勒就認(rèn)識(shí)到，要維持行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)必定有一種力在起作用，他認(rèn)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(yùn)動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，保持物體沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)需要一種向心力。胡克等人認(rèn)為是引力，并且試圖推到引力和距離的關(guān)系。1664年，胡克發(fā)現(xiàn)彗星靠近太陽時(shí)軌道彎曲是因?yàn)樘栆ψ饔玫慕Y(jié)果；1673年，惠更斯推導(dǎo)出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律，推導(dǎo)出維持行星運(yùn)動(dòng)的萬有引力和距離的平方成反比。

牛頓自己回憶，1666年前后，他在老家居住的時(shí)候已經(jīng)考慮過萬有引力的問題。最有名的一個(gè)說法是：在假期里，牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發(fā)生的那樣，一個(gè)蘋果從樹上掉了下來。

一個(gè)蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它使那個(gè)坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什么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。終于，他發(fā)現(xiàn)了對(duì)人類具有劃時(shí)代意義的萬有引力。牛頓高明的地方就在于他解決了胡克等人沒有能夠解決的數(shù)學(xué)論證問題。1679年，胡克曾經(jīng)寫信問牛頓，能不能根據(jù)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(yùn)動(dòng)。牛頓沒有回答這個(gè)問題。1685年，哈雷登門拜訪牛頓時(shí)，牛頓已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律：兩個(gè)物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比。當(dāng)時(shí)已經(jīng)有了地球半徑、日地距離等精確的數(shù)據(jù)可以供計(jì)算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運(yùn)動(dòng)符合開普勒運(yùn)動(dòng)三定律。在哈雷的敦促下，1686年底，牛頓寫成劃時(shí)代的偉大著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書?；始覍W(xué)會(huì)經(jīng)費(fèi)不足，出不了這本書，后來靠了哈雷的資助，這部科學(xué)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(xué)的基本概念(質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力)和基本定律(運(yùn)動(dòng)三定律)出發(fā)，運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，不但從數(shù)學(xué)上論證了萬有引力定律，而且把經(jīng)典力學(xué)確立為完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。