Essentiellement, la gravité est une force d’attraction entre les objets. La plupart des gens connaissent la gravité comme la raison pour laquelle les choses restent à la surface de la Terre, ou ce qui monte doit redescendre, mais la gravité a en réalité une signification beaucoup plus vaste. La gravité est responsable de la formation de notre Terre et de toutes les autres planètes et du mouvement de tous les corps célestes. C’est la gravité qui fait tourner notre planète autour du Soleil et la Lune autour de la Terre.
Bien que les humains aient toujours été conscients de la gravité, il y a eu de nombreuses tentatives pour l’expliquer avec précision au fil des ans, et les théories doivent régulièrement être améliorées pour tenir compte des aspects de la gravité jusque-là inconsidérés. Aristote a été l’un des premiers penseurs à postuler la raison de la gravité, et ses premières théories et d’autres s’appuyaient sur un modèle géocentrique de l’univers, avec la Terre en son centre. Galilée, le physicien italien qui a fait les premières observations télescopiques soutenant un modèle héliocentrique du système solaire, avec le Soleil au centre, a également fait des progrès dans la théorie de la gravité au tournant du XVIIe siècle. Il a découvert que des objets de poids variables tombent vers la Terre à la même vitesse.
En 1687, le scientifique anglais Sir Isaac Newton a publié sa loi de la gravitation universelle, qui est encore utilisée pour décrire les forces de gravité dans la plupart des contextes quotidiens. La première loi de Newton stipule que la force de gravité entre deux masses est directement proportionnelle au produit des deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare, ou mathématiquement : F=G(m1m2/d2), où G est un constant.
La deuxième loi de Newton stipule que la force gravitationnelle est égale au produit de la masse d’un corps et de son accélération, ou F=ma. Cela signifie que deux masses qui sont attirées par gravitation l’une vers l’autre subissent la même force, mais que cela se traduit par une accélération beaucoup plus importante pour un objet plus petit. Par conséquent, lorsqu’une pomme tombe vers la Terre, la Terre et la pomme subissent une force égale, mais la Terre accélère vers la pomme à une vitesse négligeable, car elle est beaucoup plus massive que la pomme.
Vers la fin du XIXe siècle, les astronomes ont commencé à remarquer que la loi de Newton ne rendait pas parfaitement compte des phénomènes gravitationnels observés dans notre système solaire, notamment dans le cas de l’orbite de Mercure. La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, publiée en 19, a résolu le problème de l’orbite de Mercure, mais elle s’est depuis révélée incomplète également, car elle ne peut pas rendre compte des phénomènes décrits en mécanique quantique. La théorie des cordes est l’une des théories modernes les plus avancées pour expliquer la gravité quantique. Bien que la loi de Newton ne soit pas parfaite, elle est encore largement utilisée et enseignée en raison de sa simplicité et de son étroite approximation de la réalité.
Parce que la force gravitationnelle est proportionnelle aux masses des deux objets qui la subissent, différents corps célestes exercent une force gravitationnelle plus ou moins forte. Pour cette raison, un objet aura des poids différents sur différentes planètes, étant plus lourd sur des planètes plus massives et plus léger sur des planètes moins massives. C’est pourquoi les humains sont beaucoup plus légers sur la Lune que sur Terre.
C’est une idée fausse populaire que les astronautes ressentent l’apesanteur pendant les voyages dans l’espace parce qu’ils sont en dehors du champ de force gravitationnelle d’un grand corps. En fait, l’apesanteur pendant les voyages dans l’espace est en fait obtenue grâce à la chute libre – l’astronaute et la navette spatiale ou la fusée tombent (ou accélèrent) à la même vitesse. La même vitesse donne la notion d’apesanteur ou de flottement. C’est le même concept qu’une personne faisant un tour en chute libre dans un parc d’attractions. Le cycliste et le manège tombent à la même vitesse, ce qui donne l’impression que le cycliste tombe indépendamment du manège. La même sensation peut être ressentie lors de la conduite d’un avion ou d’un ascenseur qui rompt soudainement avec son taux de descente normal.