U svakodnevnom svijetu gravitacija je sila koja tjera predmete da padaju prema dolje. U astronomiji je gravitacija također sila koja uzrokuje kretanje planeta u gotovo kružnim orbitama oko zvijezda. Na prvi pogled nije očito kako ista sila može stvoriti takva naizgled različita ponašanja. Da bismo vidjeli zašto je to tako, potrebno je razumjeti kako vanjska sila utječe na pokretni objekt.
Sila gravitacije
Gravitacija je sila koja djeluje između bilo koja dva predmeta. Ako je jedan objekt znatno masivniji od drugog, tada će gravitacija povući manje masivni objekt prema masivnijem. Na primjer, planet će iskusiti silu koja ga vuče prema zvijezdi. U hipotetskom slučaju kada su dva objekta u početku nepokretna jedan prema drugom, planet će se početi kretati u smjeru zvijezde. Drugim riječima, past će prema zvijezdi, baš kao što bi sugeriralo svakodnevno iskustvo gravitacije.
Učinak okomitog gibanja
Ključ razumijevanja orbitalnog gibanja je shvatiti da planet nikada nije miran u odnosu na svoju zvijezdu, već se kreće velikom brzinom. Na primjer, Zemlja putuje otprilike 108 000 kilometara na sat (67 000 milja na sat) u svojoj orbiti oko Sunca. Smjer ovog gibanja u osnovi je okomit na smjer gravitacije, koji djeluje duž crte od planeta do sunca. Dok gravitacija privlači planet prema zvijezdi, velika okomita brzina nosi ga bočno oko zvijezde. Rezultat je orbita.
Centripetalna sila
U fizici se bilo koja vrsta kružnog gibanja može opisati u terminima centripetalne sile - sile koja djeluje prema centru. U slučaju orbite, tu silu pruža gravitacija. Poznatiji je primjer objekt koji se uskovitlao na kraju niza. U ovom slučaju, centripetalna sila dolazi iz same žice. Predmet je povučen prema središtu, ali njegova okomita brzina održava ga da se kreće u krugu. Što se tiče osnovne fizike, situacija se ne razlikuje od slučaja planeta koji kruži oko zvijezde.
Kružne i nekružne orbite
Većina planeta kreće se približno kružnim orbitama, kao posljedica načina formiranja planetarnih sustava. Bitna značajka kružne orbite je da je smjer kretanja uvijek okomit na liniju koja spaja planet sa središnjom zvijezdom. Međutim, to ne mora biti slučaj. Na primjer, komete se često kreću necirkularnim putanjama koje su jako izdužene. Takve se orbite još uvijek mogu objasniti gravitacijom, iako je teorija složenija nego za kružne orbite.