gravitaatiojärjestelmän

Gravitaatiojärjestelmä on kappaleiden muodostama vuorovaikutteinen kokonaisuus, jossa massa vaikuttaa toisiinsa gravitaation välityksellä. Yleisiä esimerkkejä ovat Aurinkokunta, eksoplaneettajärjestelmät ja galaktiset järjestelmät. Järjestelmää voidaan tarkastella kahden kappaleen tilanteena tai useamman kappaleen kokonaisuutena; liikkeet määräytyvät kappaleiden massojen ja etäisyyksien sekä alussa vallitsevien olosuhteiden mukaan.

Perusperiaatteet: Newtonin yleinen gravitaatiolaki määrittää kahden kappaleen välisen voiman F = G m1 m2 / r^2. Tämän voiman vaikutuksesta kappaleet seuraavat toisiaan; kahden kappaleen tapauksessa kiertorata on usein ellipse, ympyrä tai muu Keplerin lain mukainen. Monien kappaleiden järjestelmissä dynamiikkaa kuvaa N-body-ongelma, jonka ratkaisut ovat yleisesti numeerisia ja riippuvat kokonaisenergiasta sekä kulmanmomentista.

Relatiiviset vaikutukset: Kun gravitaatio on vahva tai kappaleiden nopeudet ovat suuria, yleinen suhteellisuus otetaan mukaan. Tämä näkyy esimerkiksi perihelisen precessionissa sekä aikakellon toiminnassa, ja vaikutukset ovat tärkeitä avaruuslennoissa sekä tarkkoja havaintoja vaativissa mittauksissa.

Esimerkit ja sovellukset: Tunnetuimpia gravitaatiojärjestelmiä ovat Aurinkokunnan järjestelmä sekä sen ulkopuoliset eksoplaneettajärjestelmät, kaksoistähtijärjestelmä ja galaksijoukot. Gravitaatio nähdään sekä astrofysikaalisena dynamiikkana että teknisen navigoinnin sekä aikakäytön perusta.