Was ist Gravitation einfach erklärt? Sie beschreibt das Phänomen, bei dem sich Massen verschiedener Körper gegenseitig anziehen. Gemeinsam entdecken wir daher nun die Wirkung der Massenanziehung auf unserer Erdkugel und auf anderen Planeten. Darüber hinaus starten wir zusammen einen spannenden Versuch, um Dir die Schwerkraft direkt in der Praxis näherzubringen. Unsere Rubrik Experimente ist übrigens perfekt für alle, die sich darüber hinaus für noch mehr Naturphänomene interessieren.
Gravitation – Definition
Gravitation einfach erklärt bedeutet die Anziehung von Massen. Sie ist damit eine der vier physikalischen Grundkräfte und wird auch als Massenanziehung oder Schwerkraft bezeichnet. Vielleicht hast Du von diesen Begriffen schon einmal gehört. Isaac Newton formulierte im Jahr 1687 als erster die Gesetze zu den Grundkräften, die heute noch gültig sind. Sein Fazit zur Gravitation? Ganz einfach: Jeder Körper zieht andere Körper im Universum an. Die Kraft der Anziehung wiederum hängt von der Masse der Körper ab.
Doch warum spüren wir auf der Erde nicht die Anziehung der anderen Planeten? Schließlich gehören auch diese zu den Körpern unseres Universums. Dafür gibt es einen ganz einfachen Grund: Der Merkur und die anderen Himmelskörper sind einfach zu weit weg oder aber zu klein, um einen derartigen Einfluss auf uns auszuüben. Lediglich die Mondanziehung bekommen wir in gewisser Weise zu spüren. Weißt Du, wo und wann wir diese bemerken können? Ganz genau! Am Meer entsteht der regelmäßige Wechsel von Ebbe und Flut durch die Mondanziehung. Unglaublich, dass ganze Ozeane durch die Kraft eines Himmelkörpers hin- und herbewegt werden, oder?
Unterscheidung von Gravitation und Erdanziehungskraft
Wenn man versucht, die Gravitation einfach zu erklären, sollte man auch die Erdanziehungskraft erwähnen. Denn auch bei dieser handelt er sich um eine Körperkraft mit zwei Komponenten. Bestandteil der Erdanziehungskraft ist einerseits die Gravitationskraft unseres Heimatplaneten und andererseits (zu einem ganz geringen Anteil) die Zentrifugalkraft, die bei der Erdrotation entsteht. Und das ist auch schon der Unterschied zur Gravitation. Sprechen wir von der Erdanziehungskraft, beinhaltet diese also streng genommen die Gravitationskraft unserer Erde und die Zentrifugalkraft. Im Alltag werden die Begriffe, die wir auf diese Weise unterscheiden, aber oft synonym verwendet, da der Unterschied tatsächlich sehr gering ist.
So wirkt die Schwerkraft auf Himmelskörper
Doch wie wirkt sich die Schwerkraft denn nun auf die Planeten unseres Sonnensystems aus? Am Beispiel der Sonne und unserer Erdkugel beantwortet die Universität Oldenburg diese spannende Frage folgendermaßen: Beide Himmelskörper ziehen sich an. Dadurch ist es für die Erde quasi unmöglich, ziellos durch die Galaxie zu irren. Die Anziehung zur Sonne, unserem Zentralgestirn, ist einfach zu groß. Die Gravitationskraft sorgt also dafür, dass wir uns nicht von der Sonne entfernen und auf unserer Umlaufbahn bleiben. Auf dieser umkreisen wir schließlich die Sonne, das weißt Du sicher schon.
Wusstest Du schon…
…dass man lange Zeit davon ausging, die Sonne würde die starre Erde umkreisen? Diese Idee nannte sich geozentrisches Weltbild und wurde erstmalig im 16. Jahrhundert durch Nikolaus Kopernikus in Frage gestellt. Bestätigt wurde seine heliozentrische Theorie (= Planeten kreisen um die Sonne, nicht um die Erde) dabei unter anderem durch Galileo Galilei. Dadurch wurde die unverrückbare Lage der Erde in Frage gestellt (vgl. Lang, 2008).
Aber wir sind nicht der einzige Himmelskörper, der um die Sonne kreist. Auch die Venus, der Merkur und fünf weitere Planeten ziehen ihre Bahnen um das Zentralgestirn, wie die Universität Heidelberg erklärt. Dazu gesellen sich auch noch zahllose kleine Objekte wie steinige Asteroiden oder eisige Kometen. Diese ganze Ansammlung an Himmelskörpern, die ein gemeinsames Zentrum im Weltall umrundet und von der Anziehungskraft auf ihren Plätzen gehalten wird, nennt man übrigens Galaxie (vgl. Bennett, 2020).
Unser Gewicht auf anderen Planeten
Du hast sicher schon einmal auf einer Waage gestanden und geschaut, wie schwer du bist, oder? Das Gewicht, das Du dann ablesen konntest, gilt aber nur auf unserem Heimatplaneten. Auf allen anderen Himmelskörpern bist Du nämlich wegen der unterschiedlichen Schwerkraftverhältnisse etwas schwerer oder leichter.
Um Dir das noch besser zu verdeutlichen, haben wir nachstehend eine Tabelle für Dich vorbereitet. In unserem Beispiel wiegst Du hier 35 kg und nun stellen wir uns vor, Deine Waage steht auf dem Planeten aus der ersten Tabellenspalte. Dann musst Du Dein Gewicht (im Beispiel 35 kg) mit dem Faktor aus Spalte 2 multiplizieren. Damit Du nicht den Taschenrechner rausholen musst, haben wir schon für Dich gerechnet. Du findest Dein Gewicht als Reisende/r im Weltall dementsprechend in der letzten Spalte. Du wirst staunen, wie federleicht Du auf dem Pluto bist oder aber auch wie bleischwer auf dem Jupiter!
Tabelle 1: Dein Gewicht auf anderen Himmelskörpern
| Himmelskörper | Faktor | Gewicht = 35 kg |
| Jupiter | 2,53 | 88,55 kg |
| Mars | 0,38 | 13,30 kg |
| Merkur | 0,37 | 12,95 kg |
| Mond | 0,16 | 5,60 kg |
| Neptun | 1,14 | 39,90 kg |
| Pluto | 0,08 | 2,80 kg |
| Saturn | 1,07 | 37,45 kg |
| Uranus | 0,91 | 31,85 kg |
| Venus | 0,9 | 31,50 kg |
Die Entdeckung der Gravitation einfach erklärt
Dass Isaac Newton derjenige war, der das Gesetz zur Gravitation als erster formulierte, weißt Du schon. Dazu gibt es noch eine interessante Hintergrundgeschichte: Als Newton zu Hause im Garten unter einem Apfelbaum lag, fiel nämlich ein Apfel vor seine Füße. Er stellte sich daher die Frage, warum der Apfel stets senkrecht auf die Erde fällt. Warum fällt der Apfel stattdessen nicht zur Seite oder nach oben? Und warum ist die Sonne immer über uns und fällt nicht vom Himmel herab? Antworten fand er in der Gravitation und der Zentrifugalkraft, die sowohl den senkrecht fallenden Apfel als auch die feste Position der Sonne erklären.
Gewusst?
Newton hat in seinem Leben ständig geforscht und außerdem viele bahnbrechende Neuheiten entdeckt. Aber auch handwerklich war das Allround-Genie geschickt, denn er baute das erste Spiegelteleskop.
Versuch zur Gravitation zum Nachmachen
Mit unserem Versuch möchten wir die Schwerkraft auch für Kinder einfach erklären. Denn am leichtesten lassen sich komplexe Sachverhalte durch ein eigenes Experiment verstehen. Schritt für Schritt erklären wir Dir hierzu in unserer Anleitung, wie Du vorgehen musst. So wird die Gravitation zum Kinderspiel!
Also ist Gravitation eine Kraft, durch die sich Massen anziehen. Vollständig gelöst ist das Rätsel um die Funktionsweise der Gravitation aber bis heute noch nicht. Deshalb braucht es junge Forscher:innen, die sich den physikalischen Wundern in unserer Lebenswelt annehmen. Vielleicht bist Du ja eine/r von ihnen!
Literatur
Bennett, Jeffrey; Donahue, Megan et al. (2020): Astronomie – Die kosmische Perspektive, 9. Auflage, München.
Lang, Peter (2008): Der Streit um das kopernikanische Weltsystem im 17. Jahrhundert. Galileo Galileis Akkomodationstheorie und ihre historischen Hintergründe. Quellen – Kommentare – Übersetzungen unter Mitarbeit von Virgilio Masciadri, 2. Auflage Bern.
FAQs zur Gravitation
Mit der Gravitation meint man die Anziehung unterschiedlicher Massen. Also genauer gesagt: der Himmelskörper unserer Galaxie. Erde und Sonne ziehen sich zum Beispiel gegenseitig an, wodurch die Erde auf ihrer Umlaufbahn die Sonne umkreist und sich nicht von ihr wegbewegt. Ohne die Schwerkraft würde die Erde also ziellos im All herumirren.
Der Ursprung der Gravitation liegt in der physikalisch belegten Größe der Massenanziehung. Sie werden deswegen oft auch synonym verwendet. Die Massenanziehung bedeutet schlichtweg, dass sich Körper gegenseitig anziehen. Dabei spielen – na klar! – die Massen der Körper und auch ihre Entfernung zueinander eine wichtige Rolle.
Die Gravitation wirkt nicht nur zwischen der Erde und der Sonne sowie Erde und Mond. Sie existiert darüber hinaus auch zwischen der Erde und auf ihr befindlichen Körpern. In Kombination mit der Zentrifugalkraft ergibt sie dann die Erdanziehungskraft.
Das liegt an der Erdanziehungskraft, die sich aus Gravitation und Zentrifugalkraft, also der durch die Rotation unseres Planeten entstehenden Kraft, ergibt. Der Stein wird dabei von der Erde angezogen. Auch andere Planeten haben übrigens diese eigene Anziehungskraft. Sie ist jedoch größer oder kleiner als bei uns, weswegen ein Stein stärker oder schwächer von ihr angezogen und dementsprechend schneller oder langsamer zu Boden fallen würde. Deswegen wiegen wir auf anderen Planeten unterschiedlich viel, wie Du auch unserer Tabelle entnehmen kannst.
Dafür bräuchte es eine sogenannte Antigravitation, die auf negativer Masse und negativer Energie beruht. Dass eine solche Gegenkraft existiert oder entstehen kann, ist bisher jedoch nicht denkbar. Daher geht man zum jetzigen Zeitpunkt davon aus, dass die Schwerkraft nicht aufgehoben werden kann.
