Gravitační pole

Gravitační pole

Gravitace je obecná vlastnost všech těles ve vesmíru. Gravitační pole v sobě "ukrývá" gravitační sílu. Gravitační pole má hmostnou povahu a tvoří s tělesem nedílnou strukturu (nemůžeme ho vypnout). Gravitační pole je v klasické mechanice prostor kolem tělesa, ve kterém se projevuje působení gravitační síly. Protože dosah gravitační síly je nekonečný, i gravitační pole je vlastně nekonečné. Za jeho hranici se obvykle považuje místo, kde přestává být měřitelné, případně, kde začíná převládat gravitace jiného tělesa nebo těles.

Homogenní gravitační pole

je způsob zjednodušeného matematického popisu gravitačního pole, při kterém je gravitační síla ve všech místech pole stejná (velikost i směr). Homogenní gravitační pole je vhodným přiblížením tehdy, pokud se v oblastech pole, v nichž sledované děje probíhají, příliš nemění velikost ani směr intenzity gravitačního pole. Homogenní gravitační pole je tedy vhodné k popisu pohybů v blízkosti povrchu velkých vesmírných těles, tj. jsou-li trajektorie sledovaných těles malé ve srovnání s jejich velikostí. Lze jej popisovat pomocí potenciálu

EP = mgh,

kde m značí hmotnost tělesa pohybujícím se v gravitačním poli, g je intenzita gravitačního pole (tedy zrychlení polem působené) a h je výška měřená ve směru působení gravitačního pole. U rotujících vesmírných těles, popisujeme-li děje v soustavě spojené s daným místem na jejich povrchu (např. šikmý vrh), je vhodnějším přiblížením tíhové pole, zohledňující i setrvačné odstředivé síly. Homogenní gravitační pole je způsob zjednodušeného matematického popisu gravitačního pole, při kterém je gravitační síla ve všech místech pole stejná (velikost i směr). Homogenní gravitační pole je vhodným přiblížením tehdy, pokud se v oblastech pole, v nichž sledované děje probíhají, příliš nemění velikost ani směr intenzity gravitačního pole.

Radiální (centrální) gravitační pole je druh gravitačního pole, při kterém směr gravitační síly ve všech místech pole míří stále do jednoho bodu - středu, přičemž všechny body nacházející se na kulové ploše, která má střed v těžišti tělesa mají intenzitu gravitačního pole o stejné velikosti. Centrální gravitační pole je idealizovaný případ, který se teoreticky vyskytuje pouze u velmi vzdálených těles od jiných zdrojů gravitace, hmotných bodů, těles s kulovou symetrií a nerotujících černých děr. V praxi jakékoliv nesymetrické rozložení hmot může vyvolávat jemné směrové odchylky. Obvykle je to ale velmi dobrá aproximace gravitačního pole např. kolem planet, Slunce, hvězda jiných přibližně kulových těles ve větších vzdálenostech od nich. Aproximace gravitačního pole pomocí radiálního pole je vhodná v případech, kdy trajektorie pohybu je velká a dostatečně vzdálená od zdroje gravitačního pole. V radiálním gravitačním poli se tělesa pohybují po kuželosečkách podle Keplerových zákonů.

Gravitační pole planet

Z přesného mapování pohybu sond na oběžné dráze kolem planety pomocí měření dopplerovského posunu frekvence signálu vysílaného sondou lze určit lokální změny v gravitačním poli planety, které souvisí s nerovnoměrným rozdělením hmoty na planetě (v topografii, podpovrchových strukturách v kůře, anomáliích v plášti či přímo spojenými s jádrem planety). Pozorovatelnost signálu libovolné struktury roste s její velikostí a klesá s hloubkou pod povrchem planety. Ze zaznamenaných lokálních variací v radiálním gravitačním zrychlením lze zpětně usuzovat na vnitřní strukturu planety:

• u Marsu a Měsíce se za předpokladu dané průměrné mocnosti kůry daří namodelovat její globální strukturu
• u Země a Venuše lze z dlouhovlnné charakteristiky gravitačního pole odhadnout parametry pláště
• v budoucnosti bude zřejmě možná u Merkuru dokonce přímá analýza rozhraní mezi pláštěm a jádrem, díky faktu, že poloměr jádra Merkuru je asi celých 0,8 poloměru planety

Obecně jsou nejvýraznějšími komponentami planetárních gravitačních polí signály velkých sopek, riftových systémů, impaktních pánví, ale také globální rotační zploštění planety. Znalost přesného tvaru gravitačního pole dané planety (především pak Země) má především technický význam.

• Zajímavostí gravitačního pole Země je to, že tíhové zrychlení roste s hloubkou i několik kilometrů pod jejím povrchem. Je to způsobeno tím, že povrchové vrstvy mají nižší hustotu, než jádro. To měřením zjistil George Biddell Airy už v 1. polovině 19. století. Pokud by byla Země homogenní koulí, tíhové zrychlení by lineárně klesalo s hloubkou.

Zdroj: http://cs.wikipedia.org --Tkouba 31. 5. 2010, 07:32 (UTC)