Was ist die Schwerkraft und wo ist sie in den Vereinigten Staaten am stärksten?
Januar 2003
Von den vier Grundkräften – Schwerkraft, elektromagnetische Kraft, starke Kernkraft und schwache Kernkraft – ist die Schwerkraft diejenige, mit der die Menschen am meisten vertraut sind. Isaac Newton wird die „Entdeckung der Schwerkraft“ zugeschrieben. In Wirklichkeit gab er uns eine analytische Interpretation der Schwerkraft, d.h. er beschrieb die Größen, die die Schwerkraft auf ein Objekt bestimmen.
Newton zufolge haben zwei Objekte eine Anziehungskraft, die versucht, sie zusammenzuziehen. Die Größe dieser Kraft hängt von der Masse der beiden Objekte und dem Abstand zwischen den Zentren der beiden Objekte ab. Mathematisch ausgedrückt, hängt die Schwerkraft direkt von der Masse der Objekte und umgekehrt vom Abstand zwischen den Objekten zum Quadrat ab. Das G in dieser Beziehung ist eine Konstante, die als universelle Gravitationskonstante bezeichnet wird.
Für alltägliche Objekte wie Menschen, Autos, Bälle und Flugzeuge ist die Gravitationskraft zwischen zwei dieser Objekte so gering, dass sie unbedeutend ist. Wenn jedoch eines der Objekte sehr massiv ist, wie zum Beispiel die Erde, dann wird die Schwerkraft bedeutend. Ihr Gewicht ist eigentlich nur die Schwerkraft zwischen der Masse Ihres Körpers und der Masse der Erde. Wir spüren, dass die Erde mit einer Kraft an uns zieht, die wir Schwerkraft nennen.
Die „Schwerkraft“ wird oft in Form der Beschleunigung ausgedrückt, die die Schwerkraft einem Objekt verleiht, wenn es fallen gelassen wird. Diese Beschleunigung der Schwerkraft wird als kleines g geschrieben und wird verwendet, um die Stärke der Schwerkraft an verschiedenen Orten auf der Erde sowie auf anderen Planeten zu beschreiben.
Im Allgemeinen ist die Schwerkraft umso größer, je näher die Zentren zweier Objekte liegen. Daher würde man erwarten, dass die Schwerkraft in den Vereinigten Staaten dort stärker ist, wo man dem Erdmittelpunkt am nächsten ist. Der tiefste Punkt in den USA ist das Death Valley, also würde man erwarten, dass die Schwerkraft dort stärker ist (wo man dem Erdmittelpunkt am nächsten ist). Die Erde besteht jedoch nicht aus einem einheitlichen Material im gesamten Erdinneren, und die Schwerkraft hängt davon ab, wie viel Masse sich genau zwischen dir und dem Erdmittelpunkt befindet.
Daher schwankt die Erdbeschleunigung (g) bei der Bewegung um die USA zwischen 9,79 und 9,81 Metern pro Sekunde im Quadrat. Der Durchschnitt auf der Erde beträgt 9,80 m/s2 (32 ft/s2), was allgemein als Erdbeschleunigung angegeben wird. Das bedeutet, dass ein fallengelassener Gegenstand in jeder Sekunde, in der er fällt, um 32 Fuß/s beschleunigt wird, sofern kein Luftwiderstand vorhanden ist. Zum Vergleich: Auf dem Mond beträgt die Fallbeschleunigung aufgrund seiner Beschaffenheit und geringeren Größe nur 1,63 m/s2.
Newtons Erklärung der Schwerkraft ist für das tägliche Leben ausreichend. Um die komplizierten Details der Schwerkraft zu verstehen, muss man jedoch Einsteins Gravitationstheorie mit einbeziehen, die mathematisch sehr komplex ist.