Painovoiman ja planeettojen tai tähtien massan suhde

Mitä massiivisempi planeetta tai tähti on, sitä vahvempi painovoima sillä on. Juuri tämän voiman avulla planeetta tai tähti voi pitää muita esineitä kiertoradallaan. Tämä on tiivistetty Isaac Newtonin yleisessä gravitaatiolakissa, joka on yhtälö painovoiman laskemiseksi.

Newtonin gravitaation yleislaki on kaava kahden objektin välisen painovoiman suhteen ymmärtämiseksi. Yhtälö on "F = G (M1) (M2) / R", jossa "F" on painovoima, "G" on painovoiman vakio, "M" ovat tarkasteltavien kohteiden massat, ja "R" on näiden kahden välisen etäisyyden säde esineitä. Siten mitä massiivisempi kumpikin esine on ja mitä lähempänä ne ovat yhdessä, sitä voimakkaampi painovoima on.

Painovoima pitää planeetat kiertoradalla auringon ympäri. Aurinko on erittäin massiivinen, joten se pitää kiertoradallaan hyvin kaukaisia ​​esineitä, kuten ulommat planeetat ja komeetat. Tämä näkyy myös pienemmässä mittakaavassa, kun planeetat pitävät satelliitteja kiertoradoillaan; mitä massiivisempi planeetta on, sitä kauemmas sen satelliitit ovat. Esimerkiksi Saturnuksella, yhdellä kaasujätistä, on tunnetuimmat kuut. Tähdet kiertävät itse galaksin keskustan ympäri.

Newtonin kolmea liikelakia voidaan käyttää myös painovoiman vaikutusten ymmärtämiseen kosmiseen lakiin, erityisesti ensimmäiseen ja kolmanteen lakiin. Ensimmäisessä laissa sanotaan, että levossa tai liikkeessä oleva esine pysyy siinä tilassa, kunnes jotain vaikuttaa siihen; tämä selittää miksi planeetat ja kuut pysyvät kiertoradoillaan. Kolmas laki on, että jokaiseen toimintaan liittyy päinvastainen ja tasavertainen reaktio. Vaikka tämä on vähäpätöinen, kun tarkastellaan jotain tähtiin vaikuttavaa planeettaa, tämä selittää maapallon vuorovesi, joka johtuu kuun painovoimasta.

Newton ymmärsi kuinka painovoima toimi, mutta ei miksi. Vasta Albert Einsteinin vuonna 1915 julkaistussa yleisessä suhteellisuusteoriassa postuloitiin teoria selittämään painovoiman syy. Einstein osoitti, että painovoima ei ollut esineille ominainen ominaisuus, vaan sen aiheuttivat tila-aika-ulottuvuuksien käyrät, joihin kaikki esineet lepäävät. Siten painovoima vaikuttaa jopa valoon ja muihin massattomiin ilmiöihin.