一般的星球都在不停地自转,因此星球表面上的物体所受的万有引力F有两个作用效果:一个是重力G,一个是向心力fn。它们间的关系是:$F=G+f_n$(F是G和fn的矢量和)。
(1)当物体在两极时,物体不随地球自转,不需要向心力,F′=0,G=F引,重力达到最大值$G_{max}=GMm/R^2$
(2)当物体在赤道上时,$F′=mω^2 R$最大,此时重力最小,$GMm/R^2=G_{min} + mω^2 R$,$G_{min}=GMm/R^2-mω^2 R$
(3)从赤道到两极:随着纬度增加,向心力$F′=mω2R′$ 减小,F′与F引夹角增大,所以重力G在增大,重力加速度增大。因为F′、F引、G不在一条直线上,重力G与万有引力F引方向有偏差,重力大小$mg<GMm/R^2$。
南极、北极与赤道的重力加速度
地理南北极重力加速度比赤道的加速度大。在这里,我们做一个分析:
首先,由于地球不是标准的球形,而是椭圆体;夸张一点来说,就像个椭球体的“橘子”。因此“距离地心近”的两极万有引力大一些,自然重力加速度也较大。
从天体学的相关知识(F向=mvω)可知,赤道附近的向心力大。
相对而言,物体在北极(或者说两极)向心力为零,根据矢量运算法则自然重力也就大一些。
两极$ G\frac{Mm}{R^2} = mg $
赤道$ G\frac{Mm}{R^2} = mg+m{\omega^2}R$
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