地球の重力と月の重力

重力は物質と関係する概念である。重力場は質量に対して定義され、各質量の周りには質量に比例し、距離質量の2乗に反比例する重力場が存在する。地球や月の重力は、人工衛星の打ち上げ、衛星軌道の計算、有人宇宙ミッション、小惑星の軌道計算など、科学実験を行う上で非常に重要である。地球や月の重力場をマッピングする方法はいくつかある。非常に正確な手法もあれば、かなりの誤差があるものもあります。本稿では、地球重力場と月重力場の測定方法、地球重力場と月重力場の異常、地球重力場と月重力場の正確なマッピングの重要性、両者の大きさ、その違いについて述べる。

地球の重力場

地球の重力場が計算できるのであれば、地球が完全な球体であると仮定することは容易である。もしそうなら、地球の質量と地球の半径をg=GM/R2という式に代入すれば、地球表面での「g」の値が得られるはずである。しかし、地球の重力場は不均質である。そのため、正しい地球の重力場を測定するためには、衛星によるマッピングなど、より高度で正確な技術が必要とされるのです。地表の平均的な重力場の強さは、1平方秒あたり9.8066メートルです。これは標高や緯度によって変化します。

月の重力場

月で行われる科学実験では、月の重力場を直接測定することはできません。衛星測量のような遠隔技術を使う必要がある。衛星によるマッピングで月の重力場をマッピングする際に唯一問題となるのは、月の自転と公転が同期していることです。そのため、月の表側しか正確な地図が作成されていないのです。月の裏側は正しくマッピングされていない。また、月には重力異常があります。月の質量は地球の約80分の1、半径は地球の約3.7分の1なので、単純計算で地表の重力場は1.63m/sの2乗に相当することになる。これは、地球の重力場の強さの16.7%にあたります。つまり、重さ100kg、980ニュートンの質量は、地球上では163ニュートンにしかならない。これは、地球の重さの約1/6にあたります。