Isaac Newton podle astronomických pozorování pohybů planet kolem Slunce, či Měsíce kolem Země s využitím Keplerových zákonů zformuloval svůj - Newtonův gravitační zákon. Působení mezi tělesy bývá ve fyzice vyjadřováno silou. Síla, která charakterizuje gravitační působení se označuje jako gravitační síla. Gravitační síly jsou vždy přitažlivé. Podle Newtona jsou zdrojem gravitační síly všechna hmotná tělesa. Gravitační síla Fg je přímo úměrná součinu hmotností obou těles a prudce klesá s druhou mocninou vzdálenosti středů obou těles.
Okolo naší Země je centrální gravitační pole, kde gravitační síla působící na těleso má v různých vzdálenostech od Země různou velikost a různý směr. Vždy však směřuje do středu Země. Gravitační síla Fg způsobuje gravitační zrychlení ag, které rovněž směřuje do středu Země.
V těsné blízkosti povrchu Země, v malé vymezené oblasti, je homogenní gravitační pole, kde má gravitační síla (podobně i gravitační zrychlení) stejnou velikost a stejný směr.
Země však není inerciální vztažnou soustavou, nesplňuje Newtonův zákon setrvačnosti, protože rotuje kolem své osy. Díky rotaci vzniká v neinerciálních soustavách setrvačná síla. V tomto případě je to odstředivá síla Fo, která směřuje od osy otáčení a snaží se tělesa "vystřelit směrem do vesmíru". V okolí rotujícího hmotného tělesa vzniká tíhové pole. Toto pole je v každém bodě určeno tzv. tíhovou silou FG, která je vektorovým součtem gravitační a odstředivé síly.
FG = Fg + Fo
Výsledná tíhová síla obecně nesměřuje do středu Země. Vzhledem k tomu, že úhel mezi gravitační a odstředivou silou závisí na zeměpisné šířce, závisí na ní velikost a směr tíhové síly.
Tíhová síla uděluje padajícím tělesům v blízkosti Země známé tíhové zrychlení označované g. Tíhová síla (a tedy i tíhové zrychlení) nám určují svislý směr, např. závaží zavěšené na provázku se ustálí právě ve směru působení tíhové síly.
Tíhové zrychlení je závislé na zeměpisné šířce a nadmořské výšce. Omezíme-li se na malou oblast povrchu Země a nepříliš velké výšky nad jejím povrchem, je možné považovat tíhové zrychlení g za konstantní; jak jeho velikost tak i směr. Pak hovoříme o homogenním tíhovém poli Země.
V naší zeměpisné šířce je hodnota tíhového zrychlení g = 9,81 m/s2.
Pokud je trajektorie pohybu tělesa dostatečně malá a lze zanedbat změny vektoru tíhového zrychlení v dané oblasti (a to jak rozdíly ve velikosti tak i směru), pak lze pracovat s homogenním tíhovým polem.
Velikost a směr tíhové síly závisí na hmotnosti tělesa na jeho poloze na Zemi. V přiložené aplikaci (zdroj Gymnázium Klatovy) si můžete zjistit, kde mají gravitační síla a tíhová síla stejnou velikost. Zadejte třeba svoji hmotnost a rovnoběžku na Zemi a aplikace vám vypočítá velikosti obou sil.