Mit Gravitation bezeichnet man die Eigenschaft von Massen, sich gegenseitig anzuziehen. Die Anziehungskraft ist von der Grösse der Massen und von deren Abstand abhängig. Die Anziehungskraft nimmt quadratisch mit dem Abstand ab. Der erste experimentelle Nachweis der Massenanziehung gelang Cavendish im Jahre 1798 mit einer Torsionswaage.
Was ist der Unterschied zwischen G und g ?...
"Gross G" ist die Proportionalitätskonstante in Newtons Gravitationsgesetz. Sie stellt die formale Beziehung her zwischen den Massen, dem Abstand und der daraus resultierenden Gravitationskraft. Inzwischen wird vermutet, dass G nicht konstant ist, sondern von weiteren, bisher unbekannten Faktoren abhängen könnte.
Anerkannter CODATA-Wert 2006 ist:
G= ( 6,67428±0,00067 ). 10 -11 m3 kg-1 s-2. Die Genauigkeit dieses Wertes beträgt nur 0 ,15%, was für eine Fundamentalkonstante sehr ungenau ist. "Klein g" bezeichnet die Beschleunigung, mit der ein frei fallender Körper im Gravitationsfeld der Erde an Geschwindigkeit zunimmt. Durchschnittlicher Wert: g=9,80665 m/s2 CODATA-Wert 2006.
Was bedeutet die Einheit Gal ? ...
Gal steht für Galileo und ist eine andere Einheit für die Erdbeschleunigung g, die vor allem in der Geophysik verwendet wird. Es ist 1 Gal = 10 -2 m/s2, also g=981 Gal. Für die Beschreibung kleiner Effekte wird meistens mGal=0,001 Gal verwendet.
Warum gibt es auf der Erde unterschiedliche Gravitation, wovon ist diese abhängig und wo ist sie am grössten ?...
Die Grösse der Erdanziehung, bzw. Schwerebeschleunigung g ist von der Masseverteilung in der Erde abhängig. Je mehr Masse bis zum Erdmittelpunkt unter einem ist, oder je höher die Dichte dieser Masse, desto höher die Anziehungskraft. Mit einem Gravimeter kann die lokale Erdbeschleunigung gemessen werden. Daraus lassen sich Rückschlüsse auch auf die Beschaffenheit des Untergrundes ziehen, z.B. Hohlräume oder Erzlager erkennen.
Die Schwerebeschleunigung hängt von der geografischen Breite und der Höhe über Meeresniveau ab. Auf Meereshöhe ist am Äquator g=9,780 m/s2, am 45ten Breitengrad g=9,807 m/s2 und am Pol g=9,832 m/s2. Für je 1m Höhe nimmt g um etwa 3*10 -6 m/s2 ab, solange h klein gegen den Erdradius ist.
Am Äquator ist der Abstand vom Erdmittelpunkt größer und damit die Schwerebeschleunigung geringer als an den Polen.
Zusätzlich wirkt die Fliehkraft aufgrund der Erdrotation der Fallbeschleunigung entgegen, so dass diese am Äquator geringer ist. Der Effekt beträgt etwa 3 Gal.
Die lokalen Absolutwerte der Erdbeschleunigung können bei den Landesvermessungsämtern erfahren werden.
Wie verhält es sich mit den Gezeiten ?...
Gezeiten entstehen durch die Rotation von Erde und Mond um den gemeinsamen Massenschwerpunkt. Entscheidend sind die Differenzkräfte zwischen Gravitations- und Fliehkräften. Diese sorgen dafür, dass sich auf der Erde sowohl auf der dem Mond zugewandten, als auch auf der dem Mond abgewandten Seite ein Flutberg ausbildet. Daher gibt es zweimal am Tag Ebbe und Flut. Zusätzlich übt auch die Sonne einen Einfluss auf die Gezeiten aus, woraus durch Addition bei Neu und Vollmond Springfluten und durch Subtraktion bei Halbmond Nippfluten enstehen.
Die Gezeitenkräfte lassen sich, auch unabhängig vom Tidenhub der Meere, mit einem Gravimeter an jedem Ort der Erde messen. Sie liegen in der Größenordnung von 0,5 mGal bis 1,1 mGal.
Ist es bisher gelungen, künstlich eine schwerelose Umgebung zu schaffen ?...
Auf der Erde läßt sich künstliche Schwerelosigkeit (bzw. Gewichtslosigkeit) bisher nur dadurch erreichen, dass man einen Körper frei fallen lässt. Dies wird in Parabelflügen mit Flugzeugen oder in Falltürmen realisiert. Die erreichbare Dauer liegt im Bereich von wenigen Sekunden (Fallturm) bis einigen Minuten (Parabelflug).
Gibt es Orte auf unserem Planeten, an denen das Gravitationspotential einen Körper (z.B. ein Auto) entgegen aller Erwartung auf einen Berg hochzieht ? ...
Bekannt für sogenannte "Gravitationsanomalien" sind Orte wie Roca di Papa in Italien oder Karpacz Gorny in Polen.
Erst durch präzise Messungen konnte geklärt werden, worum es bei diesen Phänomenen wirklich geht. Die naheliegendste Erklärung ist eine optische Täuschung, die einem vorgaukelt, dass es bergauf geht, obwohl es in Wirklichkeit bergab geht. Dass ein nahegelegener Berg die Richtung der Gravitation verändert, ist praktisch ausgeschlossen, aufgrund der viel zu geringen Masse im Verhältnis zur Erde.
Mit welcher Geschwindigkeit breitet sich die Gravitation aus ?...
Dass die Lichtgeschwindigkeit c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schwerkraft ist, wurde 2002 von S. Kopeikin, E. Fomalont et al. experimentell bestätigt.S. Kopeikin gelang 1999 die Berechnung des Gravitationsfeldes eines sich auf seiner Bahn bewegenden, rotierenden Planeten in Abhängigkeit von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schwerkraft. Wird die Ablenkung von elektromagnetischen Wellen eines fernen Sterns im Schwerefeld eines Planeten gemessen, so lässt sich also mit Hilfe der Rechnung nach S. Kopeikin die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation ermitteln. E. Fomalont nützte 2002 Jupiter als den Planeten mit der größten Masse im Sonnensystem und hoher Eigenrotationsgeschwindigkeit, dessen Daten für Berechnungen dank Raumsonden-Besuchen (wie etwa dem von Galileo 1995-2003) gut bekannt sind, als Gravitationsquelle zur Ablenkung von Wellen. Die Wellen waren Radiosignale des Quasars J0842+1835.Die entscheidende Messung wurde am 8. September 2002 durchgeführt.Ihr zufolge beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation (1.06 * c) +/- (0.21 * c) (siehe http://www.csa.com/discoveryguides/gravity/overview.php unter The Speed of Gravity).Im Rahmen der Messgenauigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation also gleich der Lichtgeschwindigkeit c, wie es von A. Einstein schon etwa 100 Jahre zuvor in der Allgemeinen Relativitätstheorie angenommen wurde.
