Schwerkraft

Die Gravitation (Schwerkraft), eine der 4 grundlegenden physikalischen Wechselwirkungen im Universum, ist für die Anziehungskraft von massiven Körpern verantwortlich ist. Im Gegensatz zu elektrischen oder magnetischen Kräften lässt sie sich nicht abschirmen.

Sie manifestiert sich insbesondere in der Erdanziehung, die uns am Boden hält, der Schwerkraft, die für viele natürliche Erscheinungen verantwortlich ist, wie z. B. die Gezeiten, die Umlaufbahn der Planeten um die Sonne und die Kugelgestalt der meisten Himmelskörper. Im Allgemeinen wird die großräumige Struktur des Universums durch die Gravitation bestimmt.

Theorie

Mehrere Theorien haben versucht, die Gravitation zu erklären. Auch heute noch ist die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein (1915) die zufriedenstellendste. Sie betrachtet die Gravitation als eine Manifestation der Krümmung der Raumzeit unter dem Einfluss der Energie der darin befindlichen Materie.

Newtons Gravitationsgesetz, das Ende des 17. Jahrhunderts entwickelt wurde, bleibt jedoch eine ausgezeichnete Näherung in nichtrelativistischen Fällen (geringe Geschwindigkeiten im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit und Massen in der Größenordnung der Sonnenmasse oder darunter).

Die Wissenschaft ist der Ansicht, dass die Entwicklung einer umfassenderen Gravitationstheorie, die auch mikroskopische (quantenmechanische) Effekte berücksichtigt und daher als Quantengravitation bezeichnet wird, eine der größten Herausforderungen für die Physik des 21. Jahrhunderts ist.

Gravitationskonstante

Die Gravitationskonstante (Formelzeichen G oder γ) ist eine der fundamentalen Naturkonstanten, die die Stärke der Gravitation ausdrückt.

Der Wert der Konstante ist schwierig zu messen und nur auf vier signifikante Stellen genau bekannt (im Unterschied zu den mindestens acht Dezimalstellen anderer Fundamentalkonstanten). In SI-Einheiten beträgt der Wert ungefähr 6,6743×10^-11 N×m²/kg².

Schwerefeld

In der Physik ist die Gravitationsbeschleunigung die Beschleunigung eines Objekts im freien Fall in einem Vakuum (und somit ohne Luftwiderstand).
Es handelt sich dabei um die stetige Geschwindigkeitszunahme, die ausschließlich durch die Anziehungskraft der Schwerkraft verursacht wird.
Alle Körper beschleunigen im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit, unabhängig von der Masse oder der Zusammensetzung der Körper.

Die Erde hat eine Masse von 5,9724·10²⁴ kg. Ihr Radius beträgt an den Polen 6357 km und, wegen der Erdabplattung, 6378 km am Äquator. Daraus ergibt sich mithilfe des Gravitationsgesetzes von Newton, dass die Fallbeschleunigung (g) zwischen 9,801 m/s² (am Äquator) und 9,867 m/s² (an den Polen) beträgt.

Die tatsächlich gemessene Fallbeschleunigung weicht jedoch von dem auf diese Weise berechneten Wert ab (einige Promille), man spricht deshalb auch vom Ortsfaktor. Diese Ortsabhängigkeit, die auch die Richtung der dieser Kraft betrifft, hängt mit der Zentrifugalwirkung, die durch die Erdrotation hervorgerufen wird, mit der Höhe des Standorts und mit lokalen Anomalien zusammen.