Fehlt die Schwerkraft tatsächlich oder ist sie an bestimmten Stellen auf der Erde geringer?

Zunächst einmal eine Definition der Erdbeschleunigung aus Sicht eines Geologen oder Geophysikers. Stellen Sie sich einen 50 cm hohen Zylinder vor, aus dem die gesamte Luft herausgezogen ist. Am oberen Ende des Zylinders wird eine kleine Kugel festgehalten. Das Gerät wird fest auf der Erdoberfläche fixiert und die Kugel wird freigegeben. Die Zeit, die es dauert, bis die Kugel auf den Boden des Zylinders fällt, ergibt die lokale Gravitationsbeschleunigung:$d=\frac 1 2 g t^2$, oder$g = \frac {2d}{t^2}$.

Beachten Sie, dass nach dieser Definition die Erdbeschleunigung sowohl Gravitations- als auch Zentrifugalkräfte umfasst. Gemäß dieser Definition variiert die Gravitationsbeschleunigung auf Meereshöhe von etwa 9,8337 m/s ² am Nordpol bis etwa 9,7803 m/s ² am Äquator. Die Zentrifugalkraft aufgrund der Erdrotation macht etwa 2/3 der Variation aus. Das andere 1/3 ist auf die äquatoriale Wölbung der Erde zurückzuführen.

Ein weiterer Faktor, der zu Schwankungen der Gravitationsbeschleunigung führt, ist die Höhe. Die Gravitationsbeschleunigung auf der Spitze eines Berges sollte nominell etwas niedriger sein als die Gravitationsbeschleunigung auf Meereshöhe auf demselben Breitengrad, da die Bergspitze im Vergleich zum Meeresspiegel weiter vom Erdmittelpunkt entfernt ist. Diese Höhenunterschiede sind viel kleiner als die ~0,05 m/s ² zwischen Nordpol und Äquator.

Breite und Höhe erklären die Schwankungen der Gravitationsbeschleunigung an der Erdoberfläche nicht vollständig. Was bleibt, ist eher klein. Die Verwendung von Metern pro Quadratsekunde ist ziemlich unbequem, um diese kleinen Schwankungen darzustellen. Geologen und Geophysiker verwenden stattdessen das Galileo (1 cm/s ² ). Selbst diese Einheit ist zu groß, um die winzigen Abweichungen von dem darzustellen, was man basierend auf Breitengrad und Höhe erwarten würde. Geologen und Geophysiker verwenden Milligals (1/1000 eines Galileos), um Schwerkraftanomalien darzustellen. Das resultierende Bild:

_{Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/GRACE/page3.php}

Viele popwissenschaftliche Artikel stellen das obige Bild falsch dar. Die Schwankung von ±50 Milligal im obigen Bild ist sehr gering im Vergleich zur Standard-Gravitationsbeschleunigung von 980665 Milligal (9,80665 m/s ² ). Es ist auch sehr klein im Vergleich zu dem Unterschied von 5300 Milligal zwischen der Gravitationsbeschleunigung auf Meereshöhe am Nordpol und dem Äquator.

Eine Suchmaschinensuche nach „fehlende Schwerkraft“ führt zu vielen Artikeln über die Gegend um die Hudson Bay. Dies ist in der Tat ein Gebiet, in dem die Gravitationsbeschleunigung etwas niedriger ist, als man angesichts des Breitengrads des Gebiets erwarten würde. Viele dieser Pop-Science-Artikel sind jedoch falsch. Viele dieser Artikel behaupten, dass die Gravitationsbeschleunigung im Gebiet der Hudson Bay geringer ist als anderswo auf der Erde. Das ist sehr falsch. Die negative Anomalie von ~50 Milligal in diesem Gebiet ist klein im Vergleich zu der viel größeren positiven Variation aufgrund des extremen Breitengrades dieses Gebiets. Die Gravitation in der rötlichen Region um Indonesien (eine positive Gravitationsanomalie) ist geringer als die Gravitation um die Hudson Bay.

Um abschließend die im Titel des Eröffnungsposts aufgeworfene Frage zu beantworten,

Fehlt die Schwerkraft tatsächlich oder ist sie an bestimmten Stellen auf der Erde geringer?

Ja, die Schwerkraft ist an bestimmten Stellen auf der Erdoberfläche etwas (sehr geringfügig) niedriger als nominal. Aber nein, es gibt keine Stelle auf der Erdoberfläche, an der die Schwerkraft "fehlt".

Ja, es ist möglich, diese Abweichung von der mittleren Oberflächengravitation sowohl von der Erde als auch vom Weltraum aus zu messen. Schauen Sie sich diesen Artikel auf io9 an:

http://io9.com/new-high-res-maps-of-earth-s-surprisingly-inconsistent-1171851670

Es gibt drei Hauptursachen dafür.

1) Entfernung vom Erdmittelpunkt. Wenn Sie höher werden, wird die Gravitationskraft messbar geringer, da die Gravitationskraft mit dem Quadrat der Entfernung abschneidet. 2) Dichte der Erde unter Ihnen. Bereiche der Kruste mit höherer Dichte haben mehr Masse in einem kleineren Bereich, um Sie anzuziehen. 3) Breitengrad vom Äquator. Obwohl es sich nicht um einen Gravitationseffekt handelt, wirkt die Erdrotation der Schwerkraft entgegen und dieser Effekt ist am schwächsten am Pol und am stärksten am Äquator.

All diese Effekte sind sehr gering und würden von einem Menschen auf der Erdoberfläche nicht bemerkt werden.

Ein weiterer möglicher Grund für Gravitationsanomalien.

Aber, wie Sie in Ihren Kommentaren fragen: Könnte dies erklären, warum jedes Jahr Tausende von Menschen verschwinden? NEIN.

Und es würde nur jene Gebiete der Welt betreffen, die in der Vergangenheit bis zu einer signifikanten Tiefe von Eis bedeckt waren.

Niedriger als die durchschnittliche Schwerkraft

Eine neue Satellitenuntersuchung könnte das Rätsel hinter einer der seltsamsten Methoden der Welt zur Gewichtsabnahme gelöst haben: der Umzug in ein großes Gebiet im Norden Kanadas mit ungewöhnlich geringer Schwerkraft. Obwohl die Schwäche gering ist – ein Teil von 25.000 oder ein Zehntel einer Unze für eine 68 Kilogramm schwere Person – streiten Wissenschaftler seit Jahren über die Ursache.

Eine Möglichkeit ist, dass das darunter liegende Mantelgestein langsam nach unten fließt. Es ist wie an Bord eines Floßes in einer Stromschnelle, sagte der Hauptautor der Studie Mark Tamisiea, ein Geophysiker am Proudman Oceanographic Laboratory in Liverpool, England. „Wenn das Wasser in einem Erdloch nach unten fließen würde, würde [das Floß] auch heruntergezogen werden“, sagte er. Aber die neue Studie unterstützt eine alternative Theorie: dass vor 20.000 Jahren Eiszeitgletscher auf die Kruste der Region drückten wie eine Person, die auf einem extrem viskosen Wasserbett sitzt. Das Gewicht all dieses Eises zwang die Mantelfelsen, langsam zur Seite zu sickern. Dann schmolz das Eis – schnell genug hat sich die Kruste noch nicht wieder vollständig erholt. Tamisiea und Kollegen stellten fest, dass der Rückprall tatsächlich etwa die Hälfte des Schwerkraftverlusts ausmacht. Die Forschung erscheint in heute'

Die Studie, die am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und der University of Toronto durchgeführt wurde, stützte sich auf ein empfindliches Paar von NASA-Satelliten namens GRACE. Diese Satelliten folgen derselben Umlaufbahn, bleiben aber etwa 210 Kilometer voneinander entfernt. Mikrowellen werden verwendet, um den Abstand zwischen ihnen mit äußerster Präzision zu messen. Da die Schwerkraft der Erde variiert, ändert sich auch der Abstand zwischen den Satelliten