La Gravitación

La gravitación es una fuerza: atracción mutua que experimentan los objetos que tienen masa. Su influencia en nuestra vida cotidiana es tan omnipresente que la damos por supuesta.

Isaac Newton, matemático y físico inglés del siglo XVII, fue el primero en formular la ley de la gravitación, expresándola en términos matemáticos que podían ser empleados en el cálculo. Denominada ley de gravitación universal de Newton, afirma que la fuerza gravitatoria existente entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las masas de los dos objetos, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Para hacer posibles los cálculos, hay que incluir la constante G, conocida como constante de la gravitación universal. Mediciones experimentales de la fuerza de atracción existente entre dos objetos de masa y separación conocidas nos demuestran que la constante de la gravitación G tiene un valor de alrededor de .

Los físicos miden la fuerza de un campo gravitatorio de acuerdo con la aceleración que un cuerpo de masa y radio determinados produce en un objeto que cae. Se puede hallar igualando la fuerza de gravedad existente entre ese cuerpo y una masa de 1 kg con la segunda ley del movimiento de Newton, que nos da la aceleración producida por una fuerza que actúa sobre una masa particular. El resultado (la aceleración debida a la gravedad, o la fuerza del campo gravitatorio) está indicado por g, que en el caso de la Tierra tiene un valor de unos 9,8 (equivalentes a 9,8 N/kg). En comparación, la aceleración debida a la gravedad en la Luna es sólo de unos 1,6 (aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra), y la de Júpiter, de unos 24,9 (aproximadamente dos veces y media la de la Tierra).

Relatividad y gravitación

La descripción matemática de la gravedad de Newton es válida en campos gravitatorios débiles; pero falla si se aplica a grandes masas confinadas en regiones pequeñas, en las que la fuerza de gravedad es muy intensa, en cuyo caso hay que utilizar la teoría de la gravitación de Einstein (la teoría general de la relatividad). Según esta última, la atracción mutua existente entre los objetos es un resultado de la curvatura de espacio-tiempo en tomo de ellos. Esa curvatura ejerce efectos observables en los rayos de luz que pasan cerca de objetos de gran masa, como el Sol y demás estrellas, habiendo indicado los estudios hechos sobre esos efectos que la idea de la curvatura del espacio y el tiempo es válida.

La teoría general prevé, entre otras cosas, la existencia de ondas gravitatorias, fenómeno que se produce siempre que se acelera un objeto. Esas ondas tienen la forma de ondulaciones de espacio-tiempo curvo y viajan a la velocidad de la luz (aproximadamente ). Pero las ondas gravitatorias son tan débiles que no se las ha detectado aún directamente; por ahora sólo existen pruebas indirectas de su existencia. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones la ley de Newton de la inversa de los cuadrados es suficiente para el cálculo de las fuerzas gravitatorias.

En la física clásica (newtoniana) (A), la atracción gravitatoria existente entre dos objetos de masas , y es proporcional al producto de su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) existente entre sus centros de masa. En cambio, en la física relativista (einsteiniana), los objetos con masa, tales como las estrellas, deforman el espacio formando un pozo en él (B). Las pruebas que apoyan  el punto de vista de Einstein proceden de la observación de estrellas que en teoría deberían estar escondidas por el Sol y, sin embargo, son visibles, debido a que los rayos de luz procedentes de ellas han sido desviados por el campo gravitatorio del Sol (una estrella que está realmente en la posición x da la impresión de estar en y)