No mundo cotidiano, a gravidade é a força que faz os objetos caírem. Na astronomia, a gravidade também é a força que faz com que os planetas se movam em órbitas quase circulares em torno das estrelas. À primeira vista, não é óbvio como a mesma força pode dar origem a comportamentos aparentemente diferentes. Para ver por que isso acontece, é necessário entender como uma força externa afeta um objeto em movimento.
A força da gravidade
A gravidade é uma força que atua entre quaisquer dois objetos. Se um objeto for significativamente mais massivo do que o outro, então a gravidade puxará o objeto menos massivo em direção ao mais massivo. Um planeta, por exemplo, experimentará uma força puxando-o em direção a uma estrela. No caso hipotético em que os dois objetos estão inicialmente estacionários um em relação ao outro, o planeta começará a se mover na direção da estrela. Em outras palavras, ele cairá em direção à estrela, exatamente como sugere a experiência cotidiana da gravidade.
O efeito do movimento perpendicular
A chave para entender o movimento orbital é perceber que um planeta nunca está estacionário em relação a sua estrela, mas se movendo em alta velocidade. Por exemplo, a Terra está viajando a aproximadamente 108.000 quilômetros por hora (67.000 milhas por hora) em sua órbita ao redor do sol. A direção desse movimento é essencialmente perpendicular à direção da gravidade, que atua ao longo de uma linha que vai do planeta ao sol. Enquanto a gravidade puxa o planeta em direção à estrela, sua grande velocidade perpendicular o leva para os lados ao redor da estrela. O resultado é uma órbita.
Força centrípeta
Na física, qualquer tipo de movimento circular pode ser descrito em termos de força centrípeta - uma força que atua em direção ao centro. No caso de uma órbita, essa força é fornecida pela gravidade. Um exemplo mais familiar é um objeto girado na ponta de um pedaço de corda. Nesse caso, a força centrípeta vem da própria corda. O objeto é puxado em direção ao centro, mas sua velocidade perpendicular o mantém se movendo em um círculo. Em termos de física básica, a situação não é diferente do caso de um planeta orbitando uma estrela.
Órbitas Circulares e Não Circulares
A maioria dos planetas se move em órbitas aproximadamente circulares, como consequência da forma como os sistemas planetários são formados. A característica essencial de uma órbita circular é que a direção do movimento é sempre perpendicular à linha que une o planeta à estrela central. Isso não precisa ser o caso, entretanto. Os cometas, por exemplo, freqüentemente se movem em órbitas não circulares que são altamente alongadas. Essas órbitas ainda podem ser explicadas pela gravidade, embora a teoria seja mais complicada do que para as órbitas circulares.