Supponendo una distribuzione della massa sfericamente simmetrica all'interno della Terra, è possibile calcolare il campo gravitazionale all'interno del pianeta utilizzando la legge di Gauss per la gravità. Una conseguenza della legge è che mentre si calcola il campo gravitazionale a una distanza r < R (con R il raggio della Terra), si può ignorare tutta la massa al di fuori del raggio r dal centro
\ begin {equation} \ oint_ {S_r} g_r \ cdot dA = -G \ int_ {B_r} \ rho dV \ end {equation}
dove g r è il campo gravitazionale alla distanza r dal centro della Terra, ρ è la densità della Terra, S r è la sfera del raggio r centrata sul centro di massa della Terra e B r è il volume racchiuso da S r . Supponendo che ρ dipenda solo dalla distanza r dal centro della Terra, possiamo semplificarlo come segue
\ begin {equation} \ oint_ {S_r} g_r \ cdot dA = -4 \ pi G \ int_0 ^ r \ rho (s) ~ s ^ 2ds \ end {equation}
\ begin {equation} g_r = - \ frac {G} {r ^ 2} \ int_0 ^ r \ rho (s) ~ s ^ 2ds \ end {equation}
Impostando M r per indicare la porzione della massa terrestre racchiusa all'interno di S r sub>, possiamo riscrivere l'ultima formula come
\ begin {equation} g_r = - \ frac {GM_r} {r ^ 2} \ end {equation}
Ora, lasciando ρ r denota la densità media della porzione di Terra racchiusa all'interno di S r , abbiamo
\ begin {equation} g_r = - \ frac {4 \ pi G \ rho_r r} {3} \ end {equation}
La conclusione è che la gravità all'interno della Terra dipende approssimativamente linearmente dalla distanza dal centro del pianeta e le variazioni di densità spiegano deviazioni dalla linearità.
Un modo interessante per visualizzarlo è pensare a un ascensore lungo oltre 12.700 km da Hamilton, Nuova Zelanda a Cordoba, Spagna. Durante il viaggio (che a una velocità media di 200 km / h richiederebbe quasi tre giorni) i passeggeri avvertirebbero una diminuzione del peso graduale e approssimativamente lineare ea metà del viaggio sperimenterebbero l'assenza di gravità seguita da un aumento graduale del peso man mano che si avvicinano alla superficie l'altra parte. Inoltre, intorno alla metà del viaggio, il pavimento e il soffitto si scambiavano.