Raskuskiirendus

Raskuskiirendus (${\vec {g}}$) on kiirendus, millega vabalt langev keha kiireneb taevakeha (planeedi, tähe) poolt tekitatava raskusjõu mõjul.

Gravitatsiooni ja tsentrifugaaljõu panus raskuskiirendusse maapinnal

Rangelt võttes tuleb eristada kahte raskuskiirendust sõltuvalt sellest, kas objekt, mille vabalangemisest räägitakse, liigub planeedi pöörlemisega kaasa või mitte. Viimasel juhul on raskuskiirendus tingitud puhtalt planeedi gravitatsioonilisest tõmbest ja suunatud planeedi masskeskmesse (punane nool joonisel). Sellise raskuskiirenduse mõiste ühtib gravitatsioonivälja tugevusega. Kui taevakeha on ligilähedaselt sfääriline massiga M, siis tema gravitatsioonivälja tugevuse moodul g kaugusel r massikeskmest on arvutatav Newtoni gravitatsiooniseaduse valemi

$g={\frac {GM}{r^{2}}}$

järgi, kus G on gravitatsioonikonstant. Selline raskuskiirendus mõjub näiteks satelliidile, mis tiirleb ümber Maa (Maa enese pöörlemine satelliiti ei mõjuta).

Enamasti peetakse raskuskiirenduse all silmas siiski efektiivset raskuskiirendust, mida tajub vaatleja, kes liigub planeedi pöörlemisega kaasa (see raskuskiirendus määrab näiteks taevakeha pinnale toetuva eseme kaalu). Sel juhul on tegemist taevakeha pinnaga seotud mitteinertsiaalse taustsüsteemiga, kus raskuskiirendusse annab panuse ka tsentrifugaaljõud (roheline nool joonisel). Tsentrifugaaljõu moodul on $\omega ^{2}a$, kus a on vaadeldava punkti kaugus pöörlemisteljest ja $\omega$ on planeedi pöörlemise nurkkiirus.

Raskuskiirendus Maa pinna lähedal

Maa puhul on tsentrifugaaljõu panus suhteliselt väike ja raskuskiirenduse vektor on suunatud üsna täpselt Maa tsentrisse. Selle moodul on maapinna eri kohtades erinev, kuid selle ligikaudne väärtus on kõikjal 9,81 m/s². Raskuskiirenduse täpne väärtus sõltub esmajoones geograafilisest laiusest. Esiteks ei ole Maa oma kujult täpselt kerakujuline, vaid meenutab rohkem pöördellipsoidi (maaellipsoidi). Seega poolused on Maa massikeskmele veidi lähemal kui ekvaatori punktid. Teiseks sõltub tsentrifugaaljõu suurus ja efekt geograafilisest laiusest (tema panus on suurim ekvaatoril ja olematu poolustel). Nendest põhjustest tulenevalt on raskuskiirendus ekvaatoril (9,7805 m/s²) väiksem kui poolustel (9,8322 m/s²). Standardseks raskuskiirenduseks (merepinnatasemel) loetakse 9,80665 m/s² (vastab geograafilisele laiusele 45°30' N või S). Lokaalset raskuskiirendust (nii selle suunda kui ka suurust) võivad märgatavalt mõjutada ka Maa topoloogiast (mäestikud) ja geoloogiast (maakoore koostis) tingitud gravitatsioonilised anomaaliad.

Raskuskiirendus mõõtühikuna

Standardne raskuskiirendus võetakse sageli kiirenduse (mooduli) ühikuks, mille kaudu väljendatakse rakettide jm. lennumasinate kiirendust, samuti raskuskiirendust muude taevakehade pinnal jne. Näiteks raskuskiirendus Kuu pinnal on 0,17 g; kosmoselennuki stardikiirendus on 7 g.