Indhold
I den daglige verden er tyngdekraften den kraft, der får objekter til at falde nedad. I astronomi er tyngdekraften også den kraft, der får planeter til at bevæge sig i næsten cirkulære kredsløb omkring stjerner. Ved første øjekast er det ikke indlysende, hvordan den samme kraft kan give anledning til så tilsyneladende forskellig opførsel. For at se, hvorfor det er, er det nødvendigt at forstå, hvordan en ekstern kraft påvirker et bevægeligt objekt.
Tyngdekraften
Tyngdekraft er en kraft, der virker mellem to objekter. Hvis det ene objekt er markant mere massivt end det andet, vil tyngdekraften trække det mindre massive objekt mod det mere massive objekt. En planet, for eksempel, vil opleve en kraft, der trækker den mod en stjerne. I det hypotetiske tilfælde, hvor de to objekter oprindeligt er stationære i forhold til hinanden, vil planeten begynde at bevæge sig i stjernens retning. Med andre ord vil den falde mod stjernen, ligesom hverdagens oplevelse af tyngdekraften antyder.
Effekten af vinkelret bevægelse
Nøglen til at forstå orbitalbevægelse er at indse, at en planet aldrig er stationær i forhold til sin stjerne, men bevæger sig i høj hastighed. For eksempel rejser Jorden ca. 108.000 kilometer i timen (67.000 miles i timen) i sin bane rundt om solen. Retningen på denne bevægelse er i det væsentlige vinkelret på tyngderetningen, der virker langs en linje fra planeten til solen. Mens tyngdekraften trækker planeten mod stjernen, bærer dens store vinkelrette hastighed den sidelæns omkring stjernen. Resultatet er en bane.
Centripetal Force
I fysik kan enhver form for cirkulær bevægelse beskrives i form af centripetalkraft - en kraft, der virker mod midten. I tilfælde af en bane leveres denne kraft af tyngdekraften. Et mere kendt eksempel er et objekt hvirvlet rundt i enden af et stykke streng. I dette tilfælde kommer centripetalkraften fra selve strengen. Objektet trækkes mod midten, men dets vinkelrette hastighed holder det i bevægelse i en cirkel. Med hensyn til grundlæggende fysik er situationen ikke forskellig fra tilfældet med en planet, der kredser om en stjerne.
Cirkulære og ikke-cirkulære baner
De fleste planeter bevæger sig på cirka cirkulære kredsløb, som en konsekvens af den måde, planetariske systemer dannes på. Det væsentligste træk ved en cirkulær bane er, at bevægelsesretningen altid er vinkelret på linjen, der forbinder planeten til den centrale stjerne. Dette behøver dog ikke være tilfældet. Kometer bevæger sig for eksempel ofte på ikke-cirkulære baner, der er meget langstrakte. Sådanne baner kan stadig forklares med tyngdekraften, skønt teorien er mere kompliceret end for cirkulære baner.