중력장: 두 판 사이의 차이

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[[File:Gravitational field.gif|thumb|뉴턴의 [[만유인력 법칙]]에 의해 결정되는 [[일차원]]적 중력장은 각 입자마다 <math>g = -( \frac{GM}{r^2})</math> 와 같이 계산할 수 있다.]]
 
'''중력장'''(重力場, {{llang|en|gravitational field}})은 [[중력]]의 존재를 설명하기 위한 [[물리학]]적 모델이다모형이다. [[피에르시몽 라플라스]]는 중력을 [[복사장]](radiation field)이나 [[유체]]와 비슷하게 다루는 모델을모형을 수립하려 시도하였고, [[19세기]]의 이러한 시도 이후 중력은 [[역학]]에서 [[아이작 뉴턴|뉴턴]] 식의 단순한 '질점들 사이의 인력' 모델보다는모형보다는 장의 모델로개념로 다루어지게 되었다.
 
중력장 모델에서는모형에서는 '두 입자는 서로를 끌어당긴다'는 설명보다는 '입자들이 그 주변 [[시공간]]의 성질을 바꾼다'고 표현하는 것이 더 합당하며, 이러한 작용은 바로 [[힘 (물리)|물리학적 힘]]으로 인지되고 측정된다. [[일반상대성이론]]에서 물질의 이동은 시공간의 휘어짐에 따라 발생하며<ref>Geroch, Robert (1981). [http://books.google.com/books?id=UkxPpqHs0RkC&pg=PA181 <i>General relativity from A to B</i>]. University of Chicago Press. p. 181. ISBN 0-226-28864-1., [http://books.google.com/books?id=UkxPpqHs0RkC&pg=PA181 Chapter 7, page 181]</ref>, 이러한 관점에서 '중력'이라는 별도의 힘은 없거나<ref>Grøn, Øyvind; Hervik, Sigbjørn (2007). [http://books.google.com/books?id=IyJhCHAryuUC <i>Einstein's general theory of relativity: with modern applications in cosmology</i>]. Springer Japan. p. 256. ISBN 0-387-69199-5., [http://books.google.com/books?id=IyJhCHAryuUC&pg=PA256 Chapter 10, page 256]</ref> [[관성력]]과 동등한 것으로 취급된다.<ref>J. Foster, J. D. Nightingale (2006). [http://books.google.com/books?id=wtoKZODmoVsC <i>A short course in general relativity</i>] (3 ed.). Springer Science & Business. p. 55. ISBN 0-387-26078-1., [http://books.google.com/books?id=wtoKZODmoVsC&pg=PA55 Chapter 2, page 55]</ref>
 
== 고전역학에서 중력장 ==
[[File:Gravitational potential.gif|thumb|[[중력 퍼텐셜은퍼텐셜]]은 중력장을 발생시키는 각 입자마다의 퍼텐셜 <math>\phi = -( \frac{GM}{r})</math> 의 합으로 표현된다.]]
 
[[고전역학]]에서 중력장은 실재하는 것은 아니며, 중력의 효과를 기술하기 위해 도입된 모델에모형에 불과하였다불과하다. 중력장은 [[질량]]을 가진 입자들의 위치와 뉴턴의 [[만유인력의 법칙]]에 의해 결정된다. 예로 하나의 입자에 의한 중력장은 이 입자 방향을 향하는 [[벡터]]들로 구성된 [[벡터장]]이 되고, 공간상의 모든 점에서 그 크기는 만유인력의 법칙에 따라 계산할 수 있다. 임의 수의 입자에 의한 중력장은 [[중첩의 원리]]에 의해 계산되며, 다음과 같이 수학적으로 표현된다.
 
: <math>
: <math>\nabla \times \mathbf{g} = 0.</math>
 
따라서 중력장은 보존적(conservative)이므로 공간상의 각 점마다 적당한 단위 질량 당 [[퍼텐셜에너지위치 에너지]], 즉 [[중력 퍼텐셜]]을 생각할 수 있다. 또, 이 장에 [[발산 (벡터)|발산]]을 취할 경우,
 
:<math>\nabla\cdot \mathbf{g} = -4\pi G\rho. </math>