In de dagelijkse wereld is zwaartekracht de kracht die objecten naar beneden laat vallen. In de astronomie is zwaartekracht ook de kracht die ervoor zorgt dat planeten in bijna cirkelvormige banen rond sterren bewegen. Op het eerste gezicht is het niet duidelijk hoe dezelfde kracht aanleiding kan geven tot schijnbaar andere gedragingen. Om te zien waarom dit zo is, is het noodzakelijk om te begrijpen hoe een externe kracht een bewegend object beïnvloedt.

De kracht van zwaartekracht

De zwaartekracht is een kracht die werkt tussen twee willekeurige objecten. Als een object aanzienlijk zwaarder is dan het andere, dan zal de zwaartekracht het minder massieve object naar het meer massieve object trekken. Een planeet, bijvoorbeeld, zal een kracht ervaren die hem naar een ster trekt. In het hypothetische geval waarin de twee objecten initieel stationair ten opzichte van elkaar zijn, zal de planeet in de richting van de ster beginnen te bewegen. Met andere woorden, het zal naar de ster vallen, net zoals de alledaagse ervaring van de zwaartekracht zou suggereren.

Het effect van de verticale beweging

De sleutel tot het begrijpen van de orbitale beweging is te beseffen dat een planeet nooit is stationair ten opzichte van zijn ster, maar beweegt met hoge snelheid. De aarde reist bijvoorbeeld met ongeveer 108.000 kilometer per uur (67.000 mijl per uur) in zijn baan rond de zon. De richting van deze beweging staat in wezen loodrecht op de richting van de zwaartekracht, die langs een lijn van de planeet naar de zon werkt. Terwijl de zwaartekracht de planeet naar de ster toe trekt, draagt ​​de grote loodrechte snelheid hem zijdelings rond de ster. Het resultaat is een baan.

Centripetal Force

In de natuurkunde kan elke vorm van cirkelbeweging beschreven worden in termen van centripetale kracht - een kracht die naar het midden toe werkt. In het geval van een baan wordt deze kracht geleverd door de zwaartekracht. Een meer bekend voorbeeld is een object dat ronddraait aan het uiteinde van een touwtje. In dit geval komt de middelpuntzoekende kracht van de snaar zelf. Het object wordt naar het midden toe getrokken, maar de loodrechte snelheid houdt het in een cirkel. In termen van basisfysica verschilt de situatie niet van het geval van een planeet in een baan om een ​​ster.

Cirkelvormige en niet-cirkelvormige banen

De meeste planeten bewegen zich op ongeveer cirkelvormige banen, als gevolg van de manier waarop planetaire systemen worden gevormd. Het essentiële kenmerk van een cirkelvormige baan is dat de bewegingsrichting altijd loodrecht staat op de lijn die de planeet verbindt met de centrale ster. Dit hoeft echter niet het geval te zijn. Kometen bewegen zich bijvoorbeeld vaak op niet-cirkelvormige banen die zeer langwerpig zijn. Dergelijke banen kunnen nog steeds worden verklaard door de zwaartekracht, hoewel de theorie ingewikkelder is dan voor cirkelvormige banen