Hvað er þyngdarkraftur?
Þyngdarkrafturinn er einn af fjórum grundvallarnáttúrukröftum sem ríkja í alheimi. Dagsdaglega finnum við einungis fyrir tveimur þeirra. Annar þeirra er þyngdarkrafturinn og hinn er rafsegulkrafturinn.
Báðir þessir náttúrukraftar hafa endalausa drægni eða seilingu. Það þýðir að allir massar í alheimi toga hver í annan með þyngdarkrafti og rafsegulkraftinn getum við t.d. séð í formi ljóss frá jafnvel fjarlægustu stjörnuþoku.
Hinir tveir náttúrukraftarnir nefnast kjarnakraftar því þeir virka aðeins inni í frumeindum. Sterki kjarnakrafturinn heldur kjarna frumeindar saman meðan veiki kjarnakrafturinn á ríkan þátt í geislavirkri hrörnun frumeinda.
Fjórir náttúrukraftarnir eru því:
- Þyngdarkraftur
- Rafsegulkraftur
- Veiki kjarnakrafturinn
- Sterki kjarnakrafturinn
Hver uppgötvaði þyngdarkraftinn?
Árið 1687 lýsti enski eðlisfræðingurinn Isaac Newton þyngdarkraftinum í fyrsta sinn. Samkvæmt Newton ræður massi fyrirbæris aðdráttarafli þess. Þess vegna er þyngdarkrafturinn á tunglinu einungis 16,6% af aðdráttarafli jarðar þar sem massi tunglsins er samsvarandi mun minni en jarðar.
Þyngdarlögmálið lýsir einnig hvernig aðdráttarafl sólar verkar á plánetur og þyngdarkrafturinn milli tveggja hluta er í beinu hlutfalli við massa hvors fyrir sig og í öfugu hlutfalli við fjarlægðina milli þeirra í öðru veldi. Ef pláneta er helmingi lengra í burtu frá sólu heldur en önnur pláneta mun aðdráttarafl sólar þannig vera aðeins um fjórðungur af styrk miðað við þá sem er nær.
Newton sagði meira að segja fyrir um tilvist þá óuppgötvuðu plánetunnar Neptúnusar því sporbraut plánetunnar Úranusar mátti því aðeins skýra að það væri til önnur pláneta utar í sólkerfinu með massa á braut Neptúnusar.
Eðlisfræðingurinn Isaac Newton lýsti þyngdarkraftinum fyrstur manna árið 1687.
Hvernig er þyngdarkraftur reiknaður út?
Samkvæmt þyngdarlögmáli Isaac Newtons er sá kraftur sem heldur plánetunum á brautum þeirra um sólu í ákveðnu hlutfalli við bæði massa sólar og massa plánetanna sjálfra.
Í víðfrægri jöfnu hans er massi sólar táknaður með M og massi plánetu með m meðan tákn plánetunnar er r.
Massaaðdráttarafl eða þyngdarkafturinn F milli sólar og plánetunnar er reiknaður út í jöfnunni F=GMm/r2, þar sem aðdráttarfastinn er hinn sami hvarvetna í alheimi og á öllum tímum.
Gildir þyngdarlögmál Newtons ennþá?
Í upphafi 20. aldar var ljóst að hið klassíska þyngdarlögmál var ekki alveg fært um að útskýra braut innstu plánetunnar Merkúr um sólu. Samkvæmt lögmálinu hlyti að finnast lítil pláneta milli Merkúr og sólar en sú er ekki raunin.
Lausnin kom árið 1916 þegar Albert Einstein birti sínar byltingarkenndu afstæðiskenningu. Í henni er því slegið föstu að þyngdarkrafturinn virkar með því að sveigja sjálft rúmið.
Merkúr helst á braut sinni umhverfis sólu, því hið sterka þyngdarsvið stjörnu okkar myndar eins konar sveigða skál í rúminu þar sem litla plánetan rúllar um eins og kúla í rúllettuspili. Með afstæðiskenningunni má reikna braut Merkúrs nákvæmlega út.
