Gravitationskonstante

Die Gravitationskonstante G ist eine universelle Naturkonstante, die die Stärke der Gravitation in der klassischen Mechanik festlegt. Sie erscheint im Newtonschen Gesetz der universellen Gravitation und charakterisiert die Kraft, die zwischen zwei Massen wirkt, unabhängig von deren spezifischer Beschaffenheit.

Formell gilt F = G m1 m2 / r^2, wobei F die Anziehungskraft, m1 und m2 die Massen sowie r der Abstand zwischen ihnen ist. Die Einheit von G ist m^3 kg^-1 s^-2. Da G eine dimensionsbehaftete Größe ist, hängt ihr numerischer Wert von den verwendeten Einheiten ab.

Wert und Messung: Der von CODATA empfohlene Wert beträgt ca. 6,67430 × 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2, mit einer Standardunsicherheit von 0,00015 × 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 (6,67430(15) × 10^-11). Messungen von G sind historisch herausfordernd, weshalb die relative Unsicherheit größer ist als bei vielen anderen physikalischen Konstanten. In der Praxis wird oft der verbundene Parameter GM verwendet, der sich aus Beobachtungen direkt bestimmt und eine höhere Genauigkeit besitzt.

Geschichte: Der erste direkte Versuch zur Bestimmung von G wurde von Henry Cavendish im späten 18. Jahrhundert durchgeführt. Sein Experiment mit einer Torsionswaage ermöglichte die Berechnung der Erdmasse und bestätigte die universelle Anziehungskraft der Massen.

Bedeutung und Kontext: G dient in der klassischen Gravitationslehre zur Berechnung von Anziehungskräften, Orbitalbewegungen und Massenbestimmungen aus Bahndaten. Für viele Anwendungen werden präzisere Aussagen oft über GM gemacht. In der modernen Physik ist G eine fundamentale Konstante, deren Wert weiterhin durch präzise Experimente überprüft wird; bislang gibt es keine allgemein akzeptierte Theorie, die G aus anderen Grundlagen ableitet oder seine mögliche Variation erklärt.