Geopotencial
Geopotencial es el potencial de la Tierra 's campo de gravedad . Por conveniencia, a menudo se define como el negativo de la energía potencial por unidad de masa , de modo que el vector de gravedad se obtiene como el gradiente de este potencial, sin la negación.
Para aplicaciones geofísicas , la gravedad se distingue de la gravitación . La gravedad se define como la fuerza de gravitación resultante y la fuerza centrífuga causada por la rotación de la Tierra . Del mismo modo, los respectivos potenciales escalares pueden ser añadidos para formar un potencial efectivo llamado el geopotencial, . La superficie media del mar global está cerca de una de las isosuperficies del geopotencial. Esta superficie equipotencial , o superficie de geopotencial constante, se llama geoide . [1]En la figura se ilustra cómo la fuerza gravitacional y la fuerza centrífuga se suman a una fuerza ortogonal al geoide (no a escala). A 50 grados de latitud, la compensación entre la fuerza gravitacional (línea roja en la figura) y la vertical local (línea verde en la figura) es de hecho 0.098 grados. Para un punto de masa (atmósfera) en movimiento, la fuerza centrífuga ya no coincide con la gravitacional y la suma vectorial no es exactamente ortogonal a la superficie de la Tierra. Ésta es la causa del efecto coriolis del movimiento atmosférico.
El geoide es una superficie suavemente ondulada debido a la distribución de masa irregular dentro de la Tierra; Sin embargo, puede aproximarse mediante un elipsoide de revolución llamado elipsoide de referencia . El elipsoide de referencia más utilizado en la actualidad, el del Sistema de Referencia Geodésico 1980 ( GRS80 ), aproxima el geoide a un poco más de ± 100 m. Se puede construir un modelo de geopotencial simple que tenga como una de sus superficies equipotenciales este elipsoide de referencia, con el mismo potencial de modelo que el verdadero potencial del geoide; este modelo se llama potencial normal . La diferencia se llama potencial perturbador. Muchas cantidades observables del campo gravitatorio, como anomalías gravitacionales y desviaciones de la plomada, pueden expresarse en este perturbador potencial.
En trabajos prácticos terrestres, por ejemplo, nivelación , se utiliza una versión alternativa del geopotencial llamada número geopotencial , que se calcula desde el geoide hacia arriba:
donde está el geopotencial del geoide.
A los efectos de la mecánica orbital de los satélites , el geopotencial se describe típicamente mediante una expansión en serie en armónicos esféricos ( representación espectral ). En este contexto, el geopotencial se toma como el potencial del campo gravitacional de la Tierra, es decir, dejando de lado el potencial centrífugo.
