Gravitation

Gravitation bezeichnet die fundamentale Wechselwirkung, durch die alle massebehafteten und energiereichen Objekte einander anziehen. Sie ist die schwächste der vier Grundkräfte, dominiert aber auf kosmischen Skalen, weil sie stets anziehend wirkt und unbegrenzte Reichweite hat.

Newtons klassisches Gravitationsgesetz von 1687 beschreibt die Kraft zwischen zwei Massen als proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands. Die Gravitationskonstante G beträgt dabei rund 6,674 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Dieses Gesetz genügt für die meisten praktischen Berechnungen in unserem Sonnensystem, von Planetenbahnen bis zu Raumfahrtmissionen.

Für extreme Bedingungen - stark gekrümmte Raumzeit, Nähe zu kompakten Objekten oder kosmologische Skalen - ist Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie von 1915 erforderlich. Dort wird Gravitation nicht als Kraft verstanden, sondern als Krümmung der Raumzeit durch Masse und Energie. Ein frei fallender Körper folgt einer sogenannten Geodäte, der Verallgemeinerung einer geraden Linie auf die gekrümmte Raumzeit.

Direkte Folgen der relativistischen Gravitation sind unter anderem Gravitationswellen, der Gravitationslinseneffekt und die gravitative Zeitdilatation, die sich etwa als Gravitationsrotverschiebung zeigt. Sie muss beispielsweise bei den Uhren der GPS-Satelliten korrigiert werden.