В классической механике Ньютона
Физическое поле, создаваемое телами с массой, в котором на другие тела действует сила всемирного тяготения. Характеризуется напряжённостью поля (ускорением свободного падения) и потенциалом.
Близкие слова
- поле тяготения
Земля создаёт вокруг себя гравитационное поле, которое удерживает атмосферу и заставляет предметы падать вниз.
Напряжённость гравитационного поля на поверхности планеты зависит от её массы и радиуса.
В общей теории относительности Эйнштейна
Искривление четырёхмерного пространства-времени, вызванное наличием массы и энергии. Тела движутся по геодезическим линиям в этом искривлённом пространстве, что воспринимается как гравитационное притяжение.
Близкие слова
- метрическое поле
- искривление пространства-времени
Согласно общей теории относительности, массивные объекты, такие как Солнце, создают гравитационное поле, искажающее путь проходящих мимо лучей света.
Гравитационное поле чёрной дыры настолько сильно, что искривление пространства-времени становится экстремальным.
Свойства и характеристики поля
Гравитационное поле является консервативным: работа силы тяжести при перемещении тела не зависит от траектории, а только от начальной и конечной точек. Это позволяет вводить понятие гравитационного потенциала — скалярной величины, характеризующей энергию взаимодействия пробного тела с источником поля.
Поле подчиняется принципу суперпозиции: если в данной точке пространства присутствуют несколько источников массы, результирующее поле является векторной суммой полей, создаваемых каждым из них по отдельности. Это свойство широко используется при расчётах движения небесных тел.
Различие между классическим и релятивистским пониманием
В ньютоновской физике гравитационное поле считается действующим мгновенно на любом расстоянии, что противоречит принципу постоянства скорости света. В специальной теории относительности это ограничение учтено, но полная картина дается только в общей теории относительности (ОТО).
В ОТО гравитация — это не сила в привычном смысле, а геометрическое свойство пространства-времени. Изменения гравитационного поля распространяются со скоростью света в виде гравитационных волн. Для слабых полей (например, на Земле) различия между подходами ничтожно малы, но для сильных полей или высоких точностей (как в GPS-навигации) релятивистские эффекты становятся критическими.