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Il campo gravitazionale
- è definita in funzione dei punti di una zona di spazio fisico;
- i suoi valori dipendono unicamente dalla posizione del punto;
- i suoi valori variano con continuità (senza salti).
- altezza degli studenti di una classe
- altitudine in una cartina geografica
- pressione atmosferica
- temperatura di una stanza
- forza gravitazionale
- energia cinetica
- accelerazione gravitazionale
Le grandezze di campo, come alcune di quelle elencate (altitudine, pressione, temperatura) possono essere definite in una zona di spazio fisico e tabulate in funzione del punto, anche se il loro valore non è stazionario, ma varia nel tempo. Nelle mappe dei sentieri, le linee che uniscono i punti con la stessa altitudine sono dette isoipse, nelle cartine di previsioni del tempo, quelle caratterizzate dalla stessa pressione sono dette isobare e quelle con la stessa temperatura sono dette isoterme.
L'accelerazione di gravità g è un vettore diretto verso il centro della Terra (o di un altro pianeta) e la sua intensità può essere calcolata punto per punto mediante la legge di gravitazione universale.
- Il vettore g è definito in una zona di spazio fisico intorno a un pianeta;
- il modulo, la direzione e il verso di g dipendono unicamente dalla posizione, cioè dalla distanza dal centro del pianeta;
- i valori di g variano con continuità da un punto all'altro e, all'aumentare della distanza, diminuiscono rapidamente fino a divenire trascurabili.
| Corpo celeste | Campo gravitazionale sulla superficie (N/kg) |
| Terra | 9,8 |
| Luna | 1,6 |
| Mercurio | 2,6 |
| Venera | 8,5 |
| Marte | 3,7 |
| Giove | 26,0 |
| Sole | 273,4 |
Il concetto di campo è un superamento del concetto di azione a distanza. La forza gravitazionale attrattiva a distanza tra due corpi che non sono in contatto, ma che anzi possono essere lontanissimi nello spazio, non convinceva del tutto neppure lo stesso creatore della legge di gravitazione: secondo Newton la proprietà delle masse di attirarsi a distanza aveva in sé qualcosa di magico e inspiegabile.
Il concetto di azione a distanza implica una azione istantanea della forza: se la distanza tra gli oggetti aumenta, la forza tra di essi diminuisce istantaneamente. Noi oggi sappiamo che nessuna informazione può trasferirsi istantaneamente, cioè a velocità infinita. Se il Sole scomparisse in questo preciso istante, noi (sulla Terra) lo potremmo percepire solo tra 8 minuti circa (il tempo che impiega la luce a percorrere la distanza Sole-Terra).
Perchè si abbia una forza occorre la presenza di 2 corpi perchè essa è una interazione tra corpi, invece un un campo gravitazionale è creato dalla presenza anche di solo corpo dotato di massa.
C'è quindi una differenza sostanziale tra lo spazio vuoto e lo spazio modificato dalla presenza di una massa.
Siamo interessati qui soprattutto a masse importanti come quelle dei corpi celesti: le masse responsabili di questa deformazione possono essere considerate sorgenti del campo.
Pensiamo alla Terra: il campo gravitazionale g è presente in ogni punto intorno ad essa, indipendentemente dal fatto che siano presenti o meno altri corpi. Il campo non ha confini definiti nello spazio fisico: i suoi effetti tendono ad annullarsi man mano che ci si allontana dalla sorgente.
Possiamo esprimerci in questo modo: intorno ad un pianeta esiste una zona dai confini sfumati in cui per ogni punto è possibile determinare il valore del campo gravitazionale g in funzione della distanza dal pianeta..
Per una definizione operativa si dovrebbe procedere in questo modo:
- Si considera una piccola massa esploratrice m0 in un punto dello spazio;
- si misura la forza gravitazionale F sulla massa esploratrice (in modulo, direzione e verso);
- si definisce campo gravitazionale in quel punto il rapporto g = F/m0
Il campo gravitazionale si misura in m/s2 o in N/kg
Come esprimere la legge di gravitazione universale in termini di campo?
Naturalmente possiamo anche dire che la massa M si trova nel campo gravitazionale di m
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