Gravitaatioon

Gravitaatioon on luonnonvoima, joka saa massalliset kappaleet vetäytymään toisiaan kohti. Se vaikuttaa kaikilla mittakaavoilla, pienistä kappaleista Maapallon kiertokulkuihin sekä galaksien ja koko maailmankaikkeuden rakenteisiin. Gravitaation voima riippuu massoista ja etäisyydestä.

Klassinen kuva gravitaatiosta perustuu Newtonin lain universaalisesta gravitaatiosta: Kahden massan välinen voima F on F = G m1 m2 / r^2, ja potentiaalien energia U(r) = -G m1 m2 / r. Tämä laki selittää kiertoradat ja putoamisen toistensa vaikutuksesta.

Yleinen suhteellisuusteoria kuvaa gravitaation kuitenkin avaruusajan kaareutumana: massa ja energia muokkaavat tilaa ja aikaa, ja kappaleet sekä valot seuraavat geodeettisia polkuja. Teoria ennustaa muun muassa valon taipumisen suurten massojen kohdalla, aikadilataation ja mustien aukkojen olemassaolon.

Gravitaatioaallot ovat tilan aaltoliikkeitä, joita syntyy, kun massiiviset kappaleet kiihtyvät. Ensimmäiset suorat havainnot tehtiin vuonna 2015 LIGO-detektoreilla, ja niiden tutkimus avaa uuden kanavan kosmiseen tutkimukseen. Aikakorjaukset satelliittiviestinnässä puolestaan osoittavat relativistisia vaikutuksia.

Historiallisesti gravitaation peruskäsitteet kehittyivät Newtonin ja Einsteinin työn kautta. Gravitaatio on keskeinen tekijä monissa nykyaikaisissa tutkimusalueissa, kuten tähtitieteessä, kosmologiassa ja teknologisissa sovelluksissa.