Geopotentiaali
Wikipedia
Geopotentiaali on Maan painovoimakentän potentiaali.
Painovoima, joka on pyörivän Maan pinnalla vallitseva gravitaation ja Maan pyörähdysliikkeen yhteisvaikutelma, on konservatiivinen voimakenttä. Tämä merkitsee, että kentässä liikkuva koemassa ei suorita eikä siihen suoriteta työtä, kun se liikkuu suljetun polun ympärillä.
Konservatiivista voimakenttä voidaan kuvata potentiaalin gradienttina: voima per massayksikkö, painovoiman tapauksessa sama kuin vapaan putoamisen kiihtuvyys, on potentiaalin paikan derivaatta. Potentiaali kuvaa yksikkömassan saavutamaa energiatasoa, kun se on siirrety tarkasteltavan olevaan paikkaan sovitusta lähtöpisteestä.
Pisteen absoluuttista potentiaalia ei ole suoraan mitattavissa; pisteiden väliset potentiaalierot kyllä, tarkkavaaituksen avulla. Potentiaalin lähtö- eli datumpisteeksi valitaan yleensä keskimerenpinta, esim. Suomen N60-korkeusjärjestelmä käyttää v. 1960 alun keskimerenpinta Helsingin satamassa lähtötasonaan. N60-järjestelmän metriset korkeudet johdetaan itse asiassa geopotentiaaliluvuista, joika lasketaan keskimerenpinnasta ylöspäin.
Avaruudessa geopotentiaali merkitsee taas inertiaalijärjestelmässä gravitaatiokentän potentiaali, jonka gradientti on vetovoima. Tämä potentiaali on nolla äärettömyydessä. Fysikaalisen määritelmän mukaan se on negatiivinen maapallon läheisyydessä; geodesiassa se kuitenkin määritetään päinvastaisella etumerkillä, jolloin se on Maan läheisyydessä positiivinen.
Geopotentiaalin yksikkö on m2s − 2. Intuitiivisempi yksikkö geopotentiaaliyksikkö, GPU (Geopotential Unit), joka on 10m2s − 2 ja vastaa lähestulkoon 1 m korkeuseroa, koska geopotentiaalin pystygradientti eli painovoima Maan pinnalla on n. 9.8ms − 2.
