由牛顿万有引力定律得知，两个物体之间的作用力F12与两物体的质量m1和m2成正比，而与两个物体间的距离r12的平方成反比，即
式中，K为万有引力常数。由此，地球表面的重力加速度g0可表示为
式中，Me为地球质量（5.97×1024kg），Re为地球半径（6 355km）。
同样，地球以外的重力加速度g可表示为
式中，R为地球外某物距地心的距离。将式（7-4）与式（7-5）对比，则得出：
由于g0，Re均为定值，所以g与R2成反比关系。
通常，人造地球卫星的近地点为几百公里，远地点有的可达数十万公里。例如，“探险者”1号卫星的近地点为360km；远地点为2 531km，但有的“探险者”卫星远地点却高达30 000km。因此，在人造地球卫星（宇宙飞船）上，重力加速度变得十分小，此时，在液态合金中，不同组元间的重度差别，以及相同组元间由于浓度和温度梯度造成的重度差别均变得极其微小，从而使自然对流以及物质的沉浮和分层偏析现象几乎消失。
1870年，Marangoni建立了表面运动和表面张力梯度之间的关系。在实验的基础上，他总结出表面张力梯度是由于表面层中溶质的浓度梯度所造成的。另外，由于表面张力与温度有关，即σ=σ（T），故表面张力梯度也与温度梯度有关。在上述两种情况下是否出现对流，则要由Marangoni数来确定。表面张力随浓度变化
所引起的对流，可用下述公式来表达Marangoni数，即
式中，ΔC——浓度差；
L——某点至液体表面的距离（该点的浓度C具有ΔC的浓度变化）；
ρ——密度；
ν——运动黏度系数；
D——扩散系数。
温度梯度引起对流时，Marangoni数MT可用下述公式表达：
式中，α为导热系数。
当Marangoni数超过某一临界值时，即M>MCr（MCr在10-2至10-4之间）时，就要发生对流。在表面层，对流会导致液体全部产生运动。
在由从液相进行晶体长大的体系中，是否出现Marangoni对流及其对溶质分布的影响及是否能得到健全的晶体结构，这对于空间材料的研制具有特别重要的意义。(www.xing528.com)
由于液体的悬浮及液体表面容器的分离，可以在失重条件下形成液体的自由表面。实验表明，在失重状态下熔体只沿某些“凸起部”与容器相接触，在这些突起部之间熔体表面是随意的，因此在此处可看到有Marangoni对流出现。
由重力（引起浮力）造成的自然对流和由表面张力梯度造成的Marangoni对流之间的关系，可由Rayleigh数和Marangoni数的比值来表达。
Rayleigh数（Ra）等于Grashof数（Gr）和Prandtl数（Pr）两者的乘积，即
其中，g为重力加速度，Δρ为密度差，L为液体容器的长度，它表示水静力学浮力与运动黏度系数ν的平方值之比，即
上式表示运动黏度系数ν与导热系数α之比，此时，对流是由于温度梯度造成的。Prandtl数也可写成
，它表示运动度系数ν与扩散系数D之比值。此时，对流是由浓度梯度造成的。
由于各种材质的Prandtl数不同（熔融金属和氧化物的数值高；半导体的数值低），可把材料进行分类。由于在液体中不同点位置的浓度有差别，而导致密度有差别，这种差别可以Δρ表示：
式中，βD=
，Grashof数则以下式表达：
如果液体中的不同位置由于温度差而导致密度有差别，则Δρ以下式表达：
式中，βT=
，由此Grashof数等于：
对于Rayleigh数来说，当对流是由温度梯度引起时，则由下式表达：
当对流是由浓度梯度引起时，Rayleigh数则由下式表达：
对于热对流而言，Rayleigh数与Marangoni数之比为
对于因浓度梯度引起的对流来说，Rayleigh数与Marangoni数之比为
在上述关系中，Bond数Bo=
表示重力对表面张力之比。
Ra对M之比值越大，则自然对流（相对于Marangoni对流来说）的作用就越大；反之，Ra对M之比值越小，则自然对流的作用就越小，而Marangoni对流的作用就越大。
对失重条件下材料加工所进行的大量理论研究表明，由于表面张力梯度（也就是由于Marangoni对流）引起的流动，会影响材料的组织结构。例如，采用一维近似对有Marangoni对流情况下的结晶过程进行了分析，为此，确定了稳定态的最大流速及结晶前沿的边界层厚度。对于锗的计算表明，由于Marangoni对流的作用，与只有热传导作用相比，热流加大了2.5倍。因此，显著地影响了结晶前沿的实际生长速度。
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