萬有引力與軌道
重力常數(G)
牛頓定律告訴我們重力取決於質量與距離,但還需要一樣東西:一個說明「在我們的宇宙裡,重力到底有多強」的數。這個數就是重力常數,用大寫 G 表示。它在任何地方、對任何一對物體都相同——從兩顆彈珠到兩個星系皆然——所以我們稱它為普適常數。
它的測量值是 G = 6.674 x 10^-11 牛頓·平方公尺每平方公斤(N m^2 / kg^2)。把它代入 F = G m1 m2 / r^2,單位剛好化成以牛頓為單位的力。因為 G 是這麼小的數,一般物體之間的重力極其微弱;只有當至少一個質量大到天文等級(例如行星或恆星)時,重力才會成為強大的力。G 最早由亨利·卡文迪西(Cavendish)在 1798 年,用一具能偵測鉛球間微弱吸引的精巧扭秤測出。
別把大寫 G 和小寫 g 搞混。大寫 G 是普適常數,約 6.674 x 10^-11,在整個宇宙都相同。小寫 g 是某個地點的重力場強度,在地球表面約 9.8 m/s^2,若你跑到月球或爬上高山,它就會改變。有趣的是,G 是所有基本常數中量得最不精確的一個,正因為重力太弱,在實驗室裡真的很難測準。
把地球數據代入 g = G M / R^2(M = 5.97 x 10^24 kg,R = 6.37 x 10^6 m),算得約 9.8 m/s^2,正好和我們量到的落體加速度吻合。G 就是把物體的質量與大小,換算成你所感受到的場強度的橋樑。
看似微不足道的 G,一旦代入地球真實的質量,就能重現我們熟悉的 9.8 m/s^2。
大寫 G(約 6.674 x 10^-11,普適不變)和小寫 g(約 9.8 m/s^2,因地而異的當地場強度)不是同一回事。
又称
另见