중력장

중력장 (gravitational field)은 질량을 가진 물체 주위에 존재하는, 다른 질량을 가진 물체에 중력을 미치는 공간을 의미한다. 물리학에서 장(field)은 공간의 각 지점에 어떤 물리량이 정의되어 있는 상태를 나타내는 개념이며, 중력장은 각 지점에서 중력의 크기와 방향을 나타내는 벡터장으로 표현된다.

개요

중력장은 아이작 뉴턴의 중력 이론에서 비롯되었으며, 이후 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 시공간의 곡률로 설명된다. 뉴턴의 중력 이론에서는 질량을 가진 물체는 주변 공간에 중력장을 형성하고, 이 중력장은 다른 물체에 즉각적으로 작용하여 중력을 발생시킨다. 반면, 일반 상대성 이론에서는 질량이 시공간을 휘어지게 만들고, 이 휘어진 시공간을 따라 다른 물체가 움직이는 것을 중력으로 설명한다.

특징

• 만유인력: 중력은 항상 인력으로 작용하며, 밀어내는 힘은 존재하지 않는다.
• 거리의 제곱에 반비례: 중력의 크기는 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다 (뉴턴의 중력 법칙).
• 보존력: 중력은 보존력이므로, 중력장에서 물체를 이동시키는 데 필요한 일은 경로에 의존하지 않는다.
• 장으로서의 성질: 중력장은 에너지와 운동량을 가지고 있으며, 중력파의 형태로 공간을 통해 전파될 수 있다 (일반 상대성 이론).

측정

중력장은 중력 가속도를 측정하여 간접적으로 측정할 수 있다. 지구 표면에서의 중력 가속도는 약 9.8 m/s²이며, 이는 지구의 중력장으로 인해 발생하는 것이다. 정밀한 중력 측정을 통해 지하 자원 탐사, 지각 변동 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

관련 개념

• 중력 가속도
• 만유인력의 법칙
• 일반 상대성 이론
• 중력파
• 장 (물리학)