Kasdieniniame pasaulyje gravitacija yra jėga, priverčianti daiktus kristi žemyn. Astronomijoje gravitacija taip pat yra jėga, dėl kurios planetos juda beveik apskritomis orbitomis aplink žvaigždes. Iš pirmo žvilgsnio nėra akivaizdu, kaip ta pati jėga gali sukelti tokį, atrodytų, skirtingą elgesį. Norint suprasti, kodėl taip yra, būtina suprasti, kaip išorinė jėga veikia judantį objektą.
Gravitacijos jėga
Gravitacija yra jėga, veikianti tarp bet kurių dviejų objektų. Jei vienas objektas yra žymiai masyvesnis už kitą, tada gravitacija trauks mažiau masyvų objektą link masyvesnio. Pavyzdžiui, planeta patirs jėgą, traukiančią ją link žvaigždės. Hipotetiniu atveju, kai du objektai iš pradžių yra stacionarūs vienas kito atžvilgiu, planeta pradės judėti žvaigždės kryptimi. Kitaip tariant, jis kris žvaigždės link, kaip rodo kasdieninė gravitacijos patirtis.
Statmeninio judesio poveikis
Raktas norint suprasti orbitos judėjimą yra suvokti, kad planeta niekada nėra stacionari savo žvaigždės atžvilgiu, bet juda dideliu greičiu. Pavyzdžiui, Žemė orbitoje aplink saulę važiuoja maždaug 108 000 kilometrų per valandą greičiu (67 000 mylių per valandą). Šio judėjimo kryptis iš esmės yra statmena gravitacijos krypčiai, kuri veikia išilgai linijos nuo planetos iki saulės. Nors gravitacija traukia planetą žvaigždės link, didelis statmenas greitis ją nešioja šonu aplink žvaigždę. Rezultatas - orbita.
Centripetal jėga
Fizikoje bet kokį sukamą judesį galima apibūdinti išcentrine jėga - jėga, veikiančia link centro. Orbitos atveju šią jėgą teikia gravitacija. Labiau žinomas pavyzdys yra daiktas, sukamas aplink virvutės gabalo galą. Šiuo atveju išcentrinė jėga kyla iš pačios stygos. Objektas traukiamas link centro, tačiau statmenas greitis neleidžia judėti ratu. Kalbant apie pagrindinę fiziką, situacija nesiskiria nuo planetos, skriejančios aplink žvaigždę.
Žiedinės ir ne apskritos orbitos
Dauguma planetų juda maždaug apskritomis orbitomis, kaip planetų sistemų formavimo pasekmė. Esminė apskritos orbitos ypatybė yra ta, kad judėjimo kryptis visada yra statmena linijai, jungiančiai planetą su centrine žvaigžde. Tačiau taip neturi būti. Pavyzdžiui, kometos dažnai juda labai nepailgomis žiedinėmis orbitomis. Tokias orbitas vis dar galima paaiškinti gravitacija, nors teorija yra sudėtingesnė nei žiedinių orbitų.