¿Por qué el valor de g aumenta con una distancia por debajo del nivel del mar hasta una distancia de 4500 my luego comienza a disminuir nuevamente?

La densidad de la Tierra no es constante. Una proporción significativamente mayor de la masa de la Tierra está contenida en el Núcleo de lo que sería el caso con una esfera de densidad constante de la misma masa total. El resultado es que la gravedad aumenta por debajo del nivel del mar hasta llegar al núcleo externo.

Gravedad de la Tierra – Wikipedia

Este enlace tiene la siguiente imagen que muestra el PREM (modelo de tierra de referencia preliminar) en comparación con los modelos de densidad constante y lineal. El modelo PREM es el resultado del estudio de los tiempos de viaje de las ondas sísmicas a través de la Tierra.

Observe una peculiaridad interesante. Independientemente del modelo, la gravedad fuera de la Tierra es la misma.

Similar a la atmósfera. Cuando subes más de 100 km, también disminuye, porque la atmósfera no es la principal fuente de gravedad, al igual que el agua no es la fuente principal más cercana.

De hecho, hay una distancia desde el centro de la masa donde G es el máximo, considerando la masa esférica. Por encima o por debajo de eso, la G se reduce. Por encima de eso, G es más pequeño ya que estás más distante al centro de la masa. Debajo de eso, estás más cerca del centro de la masa, pero hay una masa sobre ti que contrarresta el equilibrio G.

Se puede hacer una experiencia cruda con la palanca, solo tome un martillo y gírelo, encontrará el mejor lugar en el mango para sostenerlo. Al final del mango no es muy eficiente, más cerca de la cabeza tampoco es tan bueno. Todo tiene un centro de equilibrio, masa y gravedad, la superficie de la Tierra no es la mayor atracción de gravedad.