Gravitaatiovoima

Gravitaatiovoima on yksi luonnon perusvoimista, jolla on kaikkien massojen välinen vuorovaikutus. Se on vetovoima, joka saa kappaleet vetäytymään toisiaan kohti ja hallitsee suuria rakenteita siitä lähtien, kun planeetat muodostuvat galakseiksi ja kun vuorovesi syntyy. Gravitaatio vaikuttaa sekä pienissä mittakaavoissa että kosmoksessa.

Newtonin yleisen gravitaatiolain mukaan kahden massan m1 ja m2 välinen voima on F = G m1 m2 / r^2, jossa r on massojen etäisyys ja G on gravitaatiovakio (noin 6,674×10^-11 N m^2/kg^2). Voima on keskuskenttä ja konservatiivinen, ja sen potentiaalienergia on U(r) = - G m1 m2 / r. Tämä tarkoittaa, että gravitaatio heikentyy neliöryhmäisesti etäisyyden kasvaessa.

Gravitaatiovoima on universaali vuorovaikutus: kaikkien massojen kokeva voima on sama perusperiaate, ja ilman muita voimia kaikki kappaleet kokevat saman kiihtyvyyden paikassa. Tämä heijastuu heittoliikkeisiin ja kappaleiden vapaisiin pudotuksiin sekä antaa ilmiöille, kuten kappaleiden kiertämisen planeettojen ympäri.

Nykyinen gravitaation kuva yleisessä suhteellisuusteoriassa näkee gravitaation tilan kaareutumisena, ei voimana. Massat seuraavat kaareutunutta aika-tilaa geodeettisesti. Tämä selittää muun muassa suurten massojen vaikutukset valon reitteihin (gravitational lensing) sekä kestotutkimusten ja galaksien kehityksen.

Sovellukset kattavat maan pinnan kiihtyvyyden, joka on noin 9,81 m/s², sekä planeettojen ja satelliittien radat, vuorovesi-ilmiöt ja kosmisen dynamiikan perusprosessit.