Gravitācija ir spēks, kas Visumā pievelk vienu objektu pie otra. Tas ir spēks, kas liek kosmiskajiem ķermeņiem kustēties uz Zemes pusi.
Tikai Galileo Galileja laikā (1564-1642) tika uzsākti mēģinājumi noteikt gravitācijas lielumu. Līdz tam laikam tika uzskatīts, ka ātrums, ar kādu krītošs priekšmets atsitas pret Zemes virsmu, ir atkarīgs no šī ķermeņa svara. Galilejs meta dažādus priekšmetus no slīpā torņa Itālijas pilsētā Pizā ar mērķi izpētīt gravitācijas spēka ietekmi uz tiem. Viņš pierādīja, ka smags un viegls priekšmets, kas tiek mesti reizē, sasniedz Zemes virsmu vienlaicīgi.
Viņš lika lodei ripot pa nogāzi, mērot tās atrašanās vietu dažādos laika sprīžos. Galilejs atklāja, ka lodes ātruma palielināšanās ir proporcionāla tās kustības laikam.
Īzaks Ņūtons 1667. gadā turpināja atklājumu gravitācijas jomā. Viņš pieņēma, ka spēks, kas pievelk ķermeņus Zemei, samazinās, palielinoties attālumam starp Zemi un ķermeni. Eksperimentu un novērojumu rezultātā viņš uzrakstīja vispasaules gravitācijas likumu. Ī.Ņūtons secināja, ka ķermeņu mijiedarbības spēks ir apgriezti proporcionāls ķermeņu masu reizinājumam. Galvenais likumā ir tas: ja masa vienam no ķermeņiem dubultojas, bet, ja attālums starp priekšmetiem palielinās divas reizes, tad pievilkšanās spēks būs viena ceturtdaļa no sākotnējā lieluma. Izmantojot šo likumu Ī.Ņūtons teorētiski ieguva visus planētu kustības likumus un pareizi izskaidroja paisuma un bēguma cēloņus. Pamatojoties uz šo likumu, tika atklātas Saules sistēmas planētas Neptūns un Plutons, bet mūsdienās tiek novērtētas planētu eksistences iespējas tālajām zvaigznēm, kā arī aprēķinātas mākslīgo pavadoņu un kosmisko kuģu trajektorijas.
Alberts Einšteins mēģināja atbildēt uz jautājumu “Kas ir gravitācija?”, pierādot, ka telpa un laiks sastāv no četrām dimensijām. Tā ir ļoti sarežģīta, un, lai to saprastu ir nepieciešamas dziļas teorētiskas zināšanas. Saskaņā ar viņa pēdējo teoriju gravitācijas lauks ir saistīts ar elektrisko, magnētisko un elektromagnētisko lauku.
Viens no gravitācijas spēka izpausmes veidiem ir smaguma spēks, kurš brīvi krītošiem ķermeņiem piešķir paātrinājumu.
Smaguma spēks un gravitācijas spēks pēc moduļa ir vienādi tikai uz Zemeslodes poliem. Citos platuma grādos atšķirības starp smaguma spēka un gravitācijas spēka moduļiem nosaka divi apstākļi:
Zemes griešanās ap savu asi
Zemes formas atšķirība no lodes.
Gravitācijas konstante ir viena no universālajām fizikas konstantēm. Tā skaitliski ir vienāda ar gravitācijas spēku starp diviem materiāliem punktiem, kuru masa ir 1 kg, ja tie atrodas 1m attālumā. Šo konstanti, izmantojot vērpes svarus, pirmais noteica H.Kevendišs.
Gravitācijas lauks. Gravitācija ir vielas īpašība; tās avots ir viela. Tāpēc katrā telpas punktā ap katru vielas gabalu ir konstatējami gravitācijas spēki. Šo telpu sauc par gravitācijas lauku. Arī ap zemeslodi pastāv gravitācijas lauks: tāpēc ikkatrs notikums Zemes dzīvē norisinās gravitācijas laukā. Zemes gravitācijas lauka intensitāte katrā vietā ir vērsta perpendikulāri Zemes virsmai.
Vai Ņūtona likumi ir absolūti precīzi?
20. gadsimta beigas iezīmējas ar to, ka zinātnieki sāk apšaubīt Ņūtona gravitācijas absolūto patiesumu. Ņūtona ir pareiza un precīza tikai zināmās robežās. 80-to gadu beigās sāka parādīties eksperimentāli rezultāti, kuri lika apšaubīt pašu formulu.
Tika apšaubīta nevis paša formula, bet tas, vai gravitācijas konstante ir vienāda un vai tā vispār ir konstants lielums.
Eksperimentāli tika konstatēts, ka gravitācijas konstante ir nemainīga un to var izrēķināt ar dažu procenta desmitdaļu precizitāti tikai attālumos starp 10cm un 10m. Savukārt pētot mazākus un lielākus attālumus, gravitācijas konstante vairs nav nosakāma tik precīzi, un var būt atkarīga no citiem lielumiem. Viens no skaidrojumiem, kurš ir izvirzīts, ir hipotēze, ka līdztekus gravitācijas pievilkšanās spēkam ir arī ļoti vājš atgrūšanās spēks. Taču eksperimentu rezultāti bija pretrunīgi.
Galvenā problēma ir tā, ka eksperimentu rezultāti balansē uz mērinstrumentu jūtīguma robežas. Šādos gadījumos tika iegūta paradoksāla aina. Pētnieki, kuri aizstāv teoriju par to, ka ir ļoti vājš atgrūšanās spēks, savos eksperimentos ieguva mērījumus, kas it kā pierāda šāda spēka eksistenci. Savukārt pētnieki, kuri neticēja šai teorijai, ieguva pavisam pretējus rezultātus. Tādēļ, lai izšķirtu strīdu, tika apstrādāti gravitācijas konstantes mērījumi, kuri tika izdarīti laikā, kad nebija zināma neviena no jaunajām teorijām.
Diemžēl šobrīd, lai eksperimentāli noskaidrotu, kam taisnība, ir jāpalielina mērinstrumentu precizitāte vismaz 100 reizes.
Tomēr šī nav vienīgā problēma, ar kuru jāsaduras slavenajai Ņūtona formulai. Pastāv teorijas, ka gravitācijas konstante varētu būt mainīga laikā. Proti, ka pirms kādiem desmit miljardiem gadu gravitācijas konstante bija cits lielums un šī konstante mainās atkarībā no Visuma attīstības stadijas.