Newtons teori om universel gravitation:Hvordan han forklarede planetarisk bevægelse

Hulton Archive/Hulton Archive/Getty Images

De gamle troede, at himmellegemer adlød andre love end jordiske objekter. I det 17. århundrede havde astronomer vist, at Jorden selv er en planet, der drejer rundt om Solen som enhver anden. Med denne indsigt anvendte Sir Isaac Newton de samme fysiske principper, som styrer hverdagens bevægelser, for at forklare planetariske baner.

Sir Isaac Newton

Født i Lincolnshire, England, i 1642, blev Newton matematikprofessor i Cambridge som 27-årig. Hans fascination af at anvende matematik til fysik førte til, at han tacklede mysteriet om planetbevægelse, hvilket kulminerede med udgivelsen af Principia Mathematica i 1687, hvor han præsenterede loven om universel gravitation.

Planeternes bevægelse

Før Newton opsummerede Keplers tre empiriske love planeternes bevægelse:(1) planeter følger elliptiske baner, (2) de fejer lige store arealer på lige mange gange, og (3) kvadratet af en omløbsperiode er proportional med terningen af dens semi-hovedakse. Disse love beskrev, hvad der skete, men gav ingen forklaring på hvorfor.

Newtons tilgang

Newton insisterede på, at de samme kræfter, der virker på et æble på Jorden, også styrer planeterne. Han erkendte, at i fravær af en kraft, fortsætter et legeme i en lige linje. For at redegøre for de observerede elliptiske baner udledte han en tiltrækkende kraft, der trækker hver planet mod Solen - en kraft identisk med den, der får æbler til at falde.

Universal gravitation

Newton formaliserede tyngdekraften med ligningen F=Gm₁m₂⁄r², hvor G er gravitationskonstanten, m₁ og m₂ er masserne, og r er afstanden mellem dem. Når den anvendes på planetarisk bevægelse, gengiver denne lov Keplers tre love og giver en samlet beskrivelse af både faldende legemer og kredsløbsdynamik.