Schwerefeld

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Die Schwere ${\vec {g}}$ ist das Verhältnis der Gewichtskraft ${\vec {F}}_{G}$ eines Probekörpers zu dessen Masse $m$, also ${\vec {g}}={\vec {F}}_{G}/m$. Dabei versteht sich ${\vec {F}}_{G}$ als Kraft im Vakuum, also ohne Auftrieb, und für einen im Bezugssystem ruhenden Körper.

Wie die Gewichtskraft ist die Schwere ein Vektor mit Betrag und Richtung, angedeutet durch einen Pfeil über dem Größensymbol. Die Richtung der Schwere heißt Lotrichtung. Der Betrag $g$ wird oft Fallbeschleunigung oder Schwerebeschleunigung genannt. Mit dieser Beschleunigung, auf der Erde etwa 9,8 m/s² setzt sich ein frei fallender Körper in Bewegung.

Die Schwere ist vom Ort abhängig, weshalb $g$ im Zusammenhang mit Wägungen auch als Ortsfaktor bezeichnet wird. Die Schwerevektoren bilden das Schwerefeld, ein Kraftfeld, dessen “Ladung” die Masse ist. Linien, die der lokalen Lotrichtung folgen, heißen Lotlinien. Flächen, die von den Lotlinien senkrecht durchstoßen werden, werden Potentialflächen oder Niveauflächen des Schwerefeldes genannt. Auf jeder Niveaufläche ist jeweils das Schwerepotential konstant. Beim Übergang von einer Niveaufläche zu einer höheren muss Hubarbeit verrichtet werden, siehe auch Potential (Physik).

Sowohl die Richtung als auch der Betrag der Schwere sind von der Wahl des Bezugssystems abhängig. In einem frei fallenden Bezugssystem ist $g=0$ (Schwerelosigkeit). Mit einer Zentrifuge wird eine stark erhöhte Schwere erzeugt, im Falle einer rotierenden Raumstation spricht man von “künstlicher Schwerkraft”. Das Schwerefeld eines Himmelskörpers bezieht sich stets auf ein Bezugssystem, das mit dem Himmelskörper im Schwerefeld anderer Himmelkörper frei fällt. Jedoch ist ohne Kontext unklar, ob das Bezugssystem mit dem Himmelskörper rotiert oder nicht. Für Vorgänge an der Oberfläche, in der Atmosphäre oder im Inneren wird meist das rotierende Bezugssystem gemeint sein. Insbesondere gilt das für das Schwerefeld der Erde. Für Vorgänge in der Umgebung eines Himmelskörpers ist oft das nichtrotierende Bezugssystem gemeint. In diesem Fall wird zur Unterscheidung oft vom Gravitationsfeld gesprochen, siehe Schwerkraft und Newtonsches Gravitationsgesetz.

Der freie Fall gegenüber anderen Himmelkörpern eliminiert deren Einfluss nur im Baryzentrum, abseits davon bleiben periodisch schwankende Gezeitenbeschleunigungen übrig. Je nach Anwendung werden diese ignoriert oder herausgerechnet. Verbleibende Schwankungen werden gemittelt, um die Erdfigur zu bestimmen, oder gerade genau gemessen, siehe Gravimetrie. So lassen sich mit der Satellitengeodäsie z.B. Meeresströmungen beobachten. Die durch das Schwerefeld definierte Erdfigur, auch Geoid genannt, ist jene Niveaufläche, welche im Mittel auf der Höhe des Meeresspiegels liegt. Sie ist durch die Zentrifugalbeschleunigung leicht abgeplattet, siehe Normalschwereformel, und durch Inhomogenitäten der Masseverteilung deformiert, siehe Schwereanomalie. Da die Anomalien relativ klein sind, hat sich in der Gravimetrie der Gebrauch der Maßeinheit Gal erhalten, die um den Faktor $10^{5}$ kleiner ist als die SI-Einheit der Beschleunigung $\mathrm {m/s^{2}}$.

Schwere- und Gravitationsbeschleunigung ausgewählter Himmelskörper

Die Tabelle enthält die Gravitations-, die Zentrifugal- und die resultierende Schwerebeschleunigung der acht Planeten unseres Sonnensystems und des Mondes. Die Werte gelten für die Oberfläche am Äquator und sind in m/s². Das negative Vorzeichen der Zentrifugalbeschleunigung soll verdeutlichen, dass diese der Gravitationsbeschleunigung entgegengerichtet ist.

	Himmelskörper	Gravitationsbeschleunigung	Schwerebeschleunigung	Zentrifugalbeschleunigung
1	Merkur	03,70	03,70	0
2	Venus	08,87	08,87	0
3	Erde	09,798	09,780	0
	Mond	01,62	01,62	0
4	Mars	03,71	03,69	0
5	Jupiter	24,79	23,12	0
6	Saturn	10,44	08,96	0
7	Uranus	08,87	08,69	0
8	Neptun	11,15	11,00	0