Gravitatsiooniväli

Gravitatsiooniväli ehk raskusjõuväli on jõuväli, mille kaudu toimub gravitatsiooniline vastastikmõju kõigi kehade vahel. Newtoni gravitatsiooniteoorias kirjeldab gravitatsioonivälja potentsiaal, mis rahuldab Poissoni võrrandit. 
Gravitatsiooniväli klassikalises mehaanikas.
Gravitatsiooniväli kirjeldab massiühikule mõjuvat jõudu. Gravitatsiooniväli on ühtlasi vektorväli, mis tähendab, et selle kirjeldamiseks tuleb määrata nii välja tugevus kui ka suund. Need leitakse Newtoni gravitatsiooniseadusest, mis ütleb, et punktosake massiga "M" tekitab gravitatsioonivälja "g", mis on võrdeline osakese massiga "M" ning pöördvõrdeline kaugusega punktmassist ja mis on suunatud punktmassi suunas.
Gravitatsiooniväli allub superpositsiooniprintsiibile, mille järgi on mitme punktmassi tekitatud väli võrdne iga üksiku punktmassi tekitatud välja summaga. Viimane asjaolu lubab leida suvalise massijaotusega objektide gravitatsioonivälja. Gravitatsioonivälja igas ruumipunktis saab rääkida gravitatsioonilisest potentsiaalist "Φ" ehk gravitatsioonivälja potentsiaalsest energiast massiühiku kohta. Gravitatsiooniväli on konservatiivne väli: massi ühest punktist teise viimiseks tehtav töö oleneb ainult potentsiaalide vahest, mitte aga massi liikumise teekonnast.
Punktmassi gravitatsioonivälja parameetrid.
Punktmassil formula_1 on gravitatsiooniline potentsiaal
formula_2
ja sellega kaasnev radiaalsümmeetriline raskusjõuväli väljatugevusega
formula_3,
kus formula_4 on kehale massiga formula_5 mõjuv gravitatsioonijõud, formula_6 on gravitatsioonikonstant, formula_7 on keha kohavektor, formula_8 on "R"-suunaline ühikvektor ja ∇ on nabla-operaator.
Need valemid kehtivad ka sfäärsümmeetriliste kehade korral ja teatud ligikaudsusega mistahes kujuga kehade korral, kui kehade vahekaugus formula_9 on mitme suurusjärgu võrra suurem keha mõõtmetest.
Sellises väljas olevale proovimassile formula_5 mõjub jõud
formula_11.
Mistahes kujuga massi võib teatud lähenduses esitada punktlaengute kogumina ja arvutada väljatugevuse punktlaengute summana:
formula_12,
kus formula_13 on punktmassi formula_14 kohavektor.
Gravitatsioonivälja tugevust mõõdetakse njuutonites kilogrammi kohta (N/kg).
Gravitatsiooniväli suvalise massijaotuse puhul.
Keha, mille massijaotus on "ρ", tekitab gravitatsioonivälja, mille saab määrata võrrandeist
formula_15.
Siin on esitatud nii Gaussi seadus kui ka Poissoni võrrand gravitatsioonivälja jaoks. Newtoni ja Carl Friedrich Gaussi seadused on matemaatiliselt samaväärsed ja seotud Gaussi teoreemi kaudu.
Gravitatsioon üldrelatiivsusteoorias.
Üldrelatiivsusteooria võrrandid ei kirjelda gravitatsiooni jõuväljana, vaid kui geomeetrilist efekti, mis on tingitud aegruumi kõverdumisest. Aegruumi geomeetriat kirjeldab meetriline tensor formula_16 , mille saab määrata Einsteini võrrandist:
formula_17
kus formula_18 on mateeria energia-impulsi tensor, "G" on Einsteini tensor ja "c" on valguse kiirus. Erinevalt Newtoni gravitatsioonist, mis sõltub vaid massijaotusest, sõltuvad need võrrandid nii massi kui ka energia jaotumisest ruumis. Üldrelatiivsusteoorias on ühtlase kiirusega (inertsiaalse) liikumise vaste vaba langemine. Gravitatsioonijõudu, mida tunneb näiteks inimene seistes paigal Maa pinnal, võib mõista kui fiktiivset jõudu, mis on tingitud keha mitteinertsiaalsest liikumisest – vastavalt Einsteini ekvivalentsusprintsiibile on see samaväärne jõuga, mida ta tunneks kiirendusega liikuvas kosmoselaevas. Üldrelatiivsusteooria kirjeldatud gravitatsiooniväli erineb üsna vähe klassikalise mehaanika kirjeldatust, kuid on ka erinevusi, millest tuntuim on ehk valguse paindumine väljas.
Enamik teadlasi usub, et gravitatsiooniväli ja selle gravitatsioonilained on Albert Einsteini üldrelatiivsuse võrrandite üldised tõlgendused.