在地球表面及以上的无源区域，主场（源位于地球内部）是标量势V的负梯度，可以用截断的级数展开表示：
这里，a = 6371.2 km， N 为级数的阶数，r、Θ、Φ 地心球坐标系构成要素，r是从地心起算的径向距离，单位为 km:,Θ是地心余纬度（ Θ= 90 一 L , L 是地心纬度），Φ是从格林尼治子午线算起的地心经度。Pnm(cos(Θ))是伴随勒让德多项式，gnm和hnm是高斯球谐系数。
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