Di Kevin Lee Aggiornato il 30 agosto 2022
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Lancia una palla abbastanza forte e non ritorna mai più. In realtà, un proiettile dovrebbe raggiungere almeno 11,3 km/s (7 miglia/s) per sfuggire all’attrazione gravitazionale della Terra. Ogni oggetto, che si tratti di una piuma leggera o di una stella colossale, esercita una forza che attrae la materia circostante. La gravità ci tiene ancorati al pianeta, alla Luna che orbita attorno alla Terra, alla Terra che ruota attorno al Sole, al Sole che ruota attorno al centro della galassia e agli enormi ammassi galattici che sfrecciano attraverso l'universo come un sistema unificato.
La gravità, insieme alle forze nucleare forte, nucleare debole ed elettromagnetica, tiene insieme il cosmo. La forza nucleare forte mantiene i nucleoni legati all'interno di un nucleo atomico; la debole forza nucleare determina alcuni tipi di decadimento radioattivo; e la forza elettromagnetica governa la coesione degli atomi e delle molecole. Sebbene la gravità governi il movimento planetario, è la più debole delle quattro forze fondamentali.
La massa, distinta dal peso, è la quantità di materia in un oggetto. All’aumentare della massa, aumenta anche l’attrazione gravitazionale che genera. I buchi neri, ad esempio, possiedono una massa così estrema che nemmeno la luce può sfuggire al loro orizzonte degli eventi. Al contrario, un granello di sale esercita un’attrazione trascurabile a causa della sua massa minuscola. Il peso, definito come la forza esercitata dalla gravità su un oggetto, varia con l'accelerazione gravitazionale; gli astronauti sulla Luna pesavano solo un sesto del loro peso sulla Terra.
Gli astronauti delle stazioni spaziali descrivono spesso un ambiente a “gravità zero”, eppure la gravità terrestre è ancora presente, solo circa il 10% più debole all’altitudine orbitale. La sensazione di galleggiamento deriva dagli astronauti che cadono continuamente verso la Terra mentre si muovono in avanti abbastanza velocemente da non raggiungere mai la superficie. Nonostante diminuisca con la distanza, la gravità si estende all'infinito, attirando anche gli oggetti più lontani verso la Terra.
Nel 1687, Isaac Newton formulò la prima teoria quantitativa della gravità, fornendo la struttura per prevedere il movimento dei corpi celesti e le traiettorie dei proiettili. Secoli dopo, la Teoria Generale della Relatività di Albert Einstein reinventò la gravità come la curvatura dello spaziotempo causata dalla massa e dall’energia. Visualizza una palla da bowling posizionata su un materasso:la palla deprime la superficie e una biglia rotola verso la depressione. Nel modello di Einstein, la massa del Sole deforma lo spaziotempo, guidando la Terra e gli altri pianeti lungo percorsi curvi.
Einstein predisse che oggetti massicci e in accelerazione avrebbero generato onde gravitazionali, increspature transitorie che allungano e comprimono lo spaziotempo. Eventi come la spirale dei buchi neri binari o delle stelle di neutroni producono onde così sottili che rilevarle richiede osservatori altamente sensibili. La conferma delle onde gravitazionali ha aperto una nuova finestra sull'universo, permettendoci di osservare fenomeni invisibili ai telescopi tradizionali.
