ความสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วงกับมวลของดาวเคราะห์หรือดวงดาว

ยิ่งดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์มวลมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น เป็นแรงที่ทำให้ดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์สามารถยึดวัตถุอื่น ๆ ในวงโคจรได้ สรุปไว้ในกฎความโน้มถ่วงสากลของไอแซก นิวตัน ซึ่งเป็นสมการสำหรับคำนวณแรงโน้มถ่วง

กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตันเป็นสูตรสำหรับการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุสองชิ้น สมการคือ "F = G(M1)(M2)/R" โดยที่ "F" คือแรงโน้มถ่วง "G" คือค่าคงตัวโน้มถ่วง "M" คือมวลของวัตถุที่กำลังพิจารณา และ "R" คือรัศมีของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง วัตถุ ดังนั้น ยิ่งวัตถุทั้งสองมีมวลมากเท่าใด และยิ่งอยู่ใกล้กันมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

แรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่ทำให้ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นมันจึงถือวัตถุที่อยู่ห่างไกล เช่น ดาวเคราะห์ชั้นนอกและดาวหาง อยู่ในวงโคจรของมัน สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในระดับที่เล็กกว่าด้วยดาวเคราะห์ที่รักษาดาวเทียมไว้ในวงโคจร ยิ่งดาวเคราะห์มีมวลมากเท่าใด ดาวเทียมของมันก็จะยิ่งห่างไกลมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ดาวเสาร์ ซึ่งเป็นดาวก๊าซยักษ์ตัวหนึ่ง มีดวงจันทร์ที่รู้จักมากที่สุด ดวงดาวเองก็โคจรรอบศูนย์กลางของดาราจักร

กฎการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตันยังใช้สำหรับการทำความเข้าใจผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อกฎจักรวาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎข้อที่หนึ่งและสาม กฎข้อแรกระบุว่าวัตถุที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหวจะยังคงอยู่ในสถานะนั้นจนกว่าจะมีบางสิ่งเกิดขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมดาวเคราะห์และดวงจันทร์จึงอยู่ในวงโคจรของมัน กฎข้อที่สามคือทุกการกระทำมีปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามและเท่าเทียมกัน แม้ว่าสิ่งนี้จะเล็กน้อยเมื่อพิจารณาบางสิ่งเช่นดาวเคราะห์ที่ส่งผลกระทบต่อดาวฤกษ์ แต่สิ่งนี้จะอธิบายกระแสน้ำบนโลกซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์

นิวตันเข้าใจว่าแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไร แต่ไม่ใช่เพราะเหตุใด จนกระทั่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2458 ได้มีการตั้งสมมติฐานว่าทฤษฎีหนึ่งจะอธิบายสาเหตุของแรงโน้มถ่วง ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงไม่ใช่คุณสมบัติที่มีอยู่ในวัตถุ แต่เกิดจากการโค้งในมิติของกาล-อวกาศ ซึ่งเป็นสิ่งที่วัตถุทั้งหมดวางอยู่บนนั้น ดังนั้นแม้แสงและปรากฏการณ์ที่ไม่มีมวลอื่น ๆ ก็ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง