Gravitacijsko polje. Naj se v nekem trenutku kjerkoli na oddaljenosti r od središča Zemlje (z maso m) nahaja telo z maso m1 (slika 1).


Slika 1.
Vektor sile težnosti in vektor gravitacijskega pospeška.

Tam deluje na telo gravitacijska sila Fg jakosti Fg = Gmm1 / r2. Po drugem Newtonovem zakonu je kvocient sile Fg in mase m1 enak gravitacijskemu pospešku g.[1] Ta je usmerjen k središču; njegova absolutna vrednost je g = Fg / m1 = Gm / r2. V g prepoznavamo vektorsko količino, ki je Zemlji lastna in daje informacijo o gravitacijskem polju okrog nje (slika 2).


Slika 2.
Sredotežno polje gravitacijskega pospeška g.

Če je torej katerokoli telo sámo v prostoru, ga obdaja njemu lastno sredobežno gravitacijsko ali težnostno polje, ko pa se v tem polju znajde še drugo telo, deluje nanj tudi sila.

 

Zgled 1. Na oddaljenosti 2600 km od površine Zemlje je gravitacijski pospešek približno 5 m/s2 (pol manj kot ob njeni površini). Če se tam nahaja vesoljska ladja z maso 3000 kg, deluje nanjo sila 15 kN, usmerjena k Zemlji, če pa tam plovila ni, tudi sile ni.

 

Vektor električne poljske jakosti. Ob električni sili smo izpostavili, da ima ima podobne lastnosti kot gravitacijska. Razlika tiči v dejstvu, da moreta biti sili na naboja privlačni ali odbojni, medtem ko sta težnostni zgolj privlačni. Brž ko si soseščino deli več nabojev, ima vektor rezultančne električne sile na izbran naboj Q določeno absolutno vrednost in smernost (slika 3).


Slika 3.
Vektorji električne sile na naboje Q, -Q kQ, kadar so ti umeščeni v isto točko soseščine drugih nabojev.

Če bi Q nadomestili z nabojem -Q, bi se usmerjenost obrnila vsem delnim silam, in enako rezultančnemu vektorju, ki bi postal prejšnjemu nasproten: Fe ® -Fe. Podobno bi bilo tudi v primeru, ko bi naboj Q zamenjali z nabojem kQ; sila Fe bi prešla v silo kFe. Ob takšnih zamenjavah ugotavljamo, da se kvocient sile in naboja ohranja: Fe / Q = -Fe / -Q = kFe / kQ. Ti kvocienti ustrezajo normirani sili oziroma neki novi vektorski količini na tistem mestu, ki ni več v ničemer vezana na opazovano elektrino. Izkoristimo to lastnost in vpeljimo količino, imenovano vektor električne poljske jakosti E, na tale način:

 

Ali nismo nekaj podobnega storili tudi v gravitacijskem polju? Seveda! Tam smo silo delili z maso, na katero deluje, in pridobili gravitacijski pospešek g oziroma normirano gravitacijsko silo. Od tu izhaja tale razvidna vzporednica: kar sporoča pospešek v polju sil težnosti, to sporoča električna poljska jakost v polju električnih sil.


 

[1] Pod vplivom zgolj te sile bi telo krenilo v gibanje s pospeškom g.