Gravitation

Isaac Newton upptäckte på 1600-talet tyngdlagen och kunde uppställa allmänna lagar för föremåls beteende när de föll och varför de inte stannade i luften. Några hundra år senare skulle Albert Einstein bidra med ytterligare en viktig insikt.

Tyngdlag och gravitation

En grundläggande insikt om gravitationskraften är att den skiftar. Den är starkare på stora objekt, solen exempelvis har en starkare gravitation än jorden. Än starkare är gravitationskraften vid svarta hål.

Newton kunde påvisa att objekt utan påverkan av andra objekt rör sig i en konstant hastighet med linjär riktning. Men detta sker i praktiken sällan eftersom objekt i närhet påverkar varandra. Månen kretsar till exempel kring jorden på grund av jordens dragningskraft som är större än månens. Jorden kretsar i sin tur kring solen och solen kretsar kring Vintergatans centrum.

Den dragningskraft vi kallar gravitation och som utövas av objekt på andra påverkas inte alltså både av objektets massa och avståndet. Ju större massa och ju mindre avstånd desto större är gravitationen. Dessa faktorer är proportionerliga och därför kan de användas för att beräkna himlakroppars massa förutsatt att avståndet och omloppsbanans sträckningar är kända.

Den allmänna gravitationslagen säger att:

Föremål med högre densitet än luft kommer falla

Den säger också att föremål med högst densitet kommer att hamna underst. En sten har högre densitet än både luft och vatten. Precis som den kommer falla genom luften om den släpps uppifrån en höjd kommer den falla genom vattnet om den släpps mot vattenytan.

Lätta föremål som ballonger kan sväva uppåt, vilket beror på att luft högre upp har högre densitet och kommer byta plats med föremål bestående av luft från lägre ned.

I rymden kan det finnas tyngdlösa tillstånd. Detta kan astronauter få uppleva i rymdskepp som gör att de svävar omkring. De kan lika gärna gå på golvet som på taket, fast ingetdera är enkelt då de inte får ”fäste” – det finns ingen tyngdriktning. Till och med vattendroppar kan sväva omkring i luften i tillstånd som dessa. Skälet är att det inte finns något stor massiv kropp – som en planet eller stjärna – som med sin stora massa utövar en dragningskraft.

Vad utgör gravitation?

Newton ansåg att gravitationen var en naturkraft som rådde i hela universum. Men han hade svårare att fastställa vad den berodde på. Vad Newton inte lyckades ta reda på och inte heller någon annan förrän Albert Einstein under början av 1900-talet var att gravitationen var ett resultat av krökningen av rummet.

Det som kallas rumstidens krökning är krökningar som uppstår av stora massiva objekt, till exempel en sol. En sådan stor massa får föremål runt om att lägga sig i en bana runt det större föremålet, i stället för att förflytta sig lineärt.

Detta är vad som får gravitationen att verka. Det är därför ingen extern kraft som skapar gravitationen, det är inte gravitationen som drar saker nedåt utan själva rummet i sig självt vars egenskaper skiftar på grund av vilka kroppar som finns i det.

Einsteins ställde upp en formel som skulle bli berömd och lyder E=mc2, vilken utläses E är lika med mc upphöjt till två och betyder att energi (E) är lika med massa (m) och sedan tillkommer ljushastigheten (c). c2 står alltså för ljusets hastighet i kvadrat.