गुरुत्वाकर्षण



भौतिकी में, गुरुत्वाकर्षण लैटिन भाषा से एक मौलिक अन्योन्यक्रिया है जो द्रव्यमान या ऊर्जा के साथ सभी चीजों के बीच पारस्परिक आकर्षण का कारण बनती है। गुरुत्वाकर्षण, चार मौलिक अंतःक्रियाओं में से अब तक सबसे दुर्बल है, मजबूत अन्योन्यक्रिया से लगभग 1038 गुना, विद्युत चुम्बकीय बल से लगभग 1036 गुना और दुर्बल अन्योन्यक्रिया की तुलना में 1029 गुना दुर्बल है। परिणामस्वरूप, उप -परमाणु कणों के स्तर पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं होता है हालांकि, गुरुत्वाकर्षण स्थूल मापक पर वस्तुओं के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतःक्रिया है, और यह ग्रह, स्टार, गैलेक्सी और यहां तक कि प्रकाश की गति को भी निर्धारित करता है।

पृथ्वी पर, गुरुत्वाकर्षण भौतिक वस्तु को वजन देता है, और चंद्रमा का गुरुत्वाकर्षण महासागरों में पार्थिव ज्वार का कारण बनता है(यह प्रतिलोम-संबंधी ज्वार पृथ्वी और चंद्रमा एक दूसरे की परिक्रमा करने के कारण होते हैं)। गुरुत्वाकर्षण में कई महत्वपूर्ण जैविक कार्य भी हैं, जो गुरुत्वाकर्षणवाद की प्रक्रिया के माध्यम से पौधों के विकास को निर्देशित करने में सहायता करते हैं और बहुकोशिकीय जीवों में परिसंचरण तरल पदार्थ के संचलन को प्रभावित करते हैं। भारहीनता के प्रभावों की जांच से पता चला है कि गुरुत्वाकर्षण मानव पिंड के भीतर प्रतिरक्षा प्रणाली कार्य और कोशिका विभेदन में भूमिका निभा सकता है।

ब्रह्मांड में मूल गैसीय पदार्थ के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण ने इसे कोलेस को बनाने और फॉर्म सितारों को बनाने की अनुमति दी, जो अंततः आकाश गंगाओं में संघनित हो गए, इसलिए ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर संरचनाओं में से कई के लिए गुरुत्वाकर्षण उत्तरदायी है। गुरुत्वाकर्षण की एक अनंत सीमा होती है, जैसे की वस्तुओं के दूर जाने पर इसका प्रभाव कमजोर हो जाता है।

गुरुत्वाकर्षण को जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी(1915 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित) द्वारा सबसे सही ढंग से वर्णित किया गया है, जो गुरुत्वाकर्षण को बल के रूप में नहीं, बल्कि वक्रता स्पेसटाइम के रूप में वर्णित करता है, जो कि द्रव्यमान की विशेषता है। K के असमान वितरण के कारण होता है, और बड़े पैमाने पर जियोडेसिक के साथ आगे बढ़ने की प्रवृत्ति रखता है। स्पेसटाइम की इस वक्रता का सबसे चरम उदाहरण एक ब्लैक होल है, जिससे ब्लैक होल के घटना क्षितिज को पार करने के बाद कुछ भी नहीं, यहां तक ​​कि प्रकाश भी नहीं बच सकता है। हालांकि, अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, गुरुत्वाकर्षण को न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित किया जाता है, जो गुरुत्वाकर्षण को एक बल के रूप में वर्णित करता है जो कि किसी भी दो निकायों को एक दूसरे की ओर आकर्षित करता है। परिमाण उनके द्रव्यमान के गुणनफल के आनुपातिक और k वर्ग के विपरीत आनुपातिक होता है।

कण भौतिकी के वर्तमान मॉडल का अर्थ है कि ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण का सबसे प्रारंभिक उदाहरण, संभवतः क्वांटम गुरुत्वाकर्षण, अति गुरुत्वाकर्षण या गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता के रूप में, सामान्य अंतरिक्ष स्थान और समय के साथ, प्लैंक कालावधि तक विकसित हुआ। ब्रह्मांड के जन्म के बाद, संभवतः एक आदिम अवस्था से, जैसे कि असत्य निर्वात, क्वांटम निर्वात या आभासी कण, वर्तमान में अज्ञात तरीके से क्वांटम मैकेनिक्स में, एक क्वांटम ग्रेविटी के साथ संगत गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत विकसित कर रहे हैं, जो गुरुत्वाकर्षण को भौतिकी के अन्य तीन मूलभूत अंतःक्रियाओं के साथ एक सामान्य गणितीय ढांचे(थ्योरी ऑफ एवरीथिंग) में एकजुट करने की अनुमति देगा।

प्राचीन दुनिया
गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति और तंत्र की खोज प्राचीन विद्वानों की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा की गई थी। ग्रीस में, अरस्तू का मानना था कि वस्तुएँ पृथ्वी की ओर गिरती हैं क्योंकि पृथ्वी ब्रह्मांड का केंद्र है और ब्रह्मांड के सभी द्रव्यमान को अपनी ओर आकर्षित करती है। उन्होंने यह भी सोचा कि गिरने वाली वस्तु की गति उसके वजन के साथ बढ़नी चाहिए, एक निष्कर्ष जो बाद में गलत सिद्ध हुआ। जबकि अरस्तू के विचार को पूरे प्राचीन ग्रीस में व्यापक रूप से स्वीकार किया गया था, प्लूटार्क जैसे अन्य विचारक भी थे जिन्होंने सही भविष्यवाणी की थी कि गुरुत्वाकर्षण आकर्षण पृथ्वी के लिए अद्वितीय नहीं था।

यद्यपि वह गुरुत्वाकर्षण को एक बल के रूप में नहीं समझता था, प्राचीन यूनानी दार्शनिक आर्किमिडीज ने एक त्रिभुज के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की खोज की थी। उन्होंने यह भी माना कि यदि दो समान भारों में गुरुत्वाकर्षण का समान केंद्र नहीं होता है, तो दो भारों का गुरुत्वाकर्षण केंद्र उस रेखा के मध्य में स्थित होगा जो उनके गुरुत्वाकर्षण केंद्रों को जोड़ती है।

भारत में, गणितज्ञ-खगोलशास्त्री आर्यभट्ट गुरुत्वाकर्षण की पहचान करने वाले पहले व्यक्ति थे, जिन्होंने यह समझाया कि ग्रह का घूर्णन पृथ्वी से उसके घूर्णन के अपकेंद्री बल द्वारा पृथ्वी से दूर नहीं किया जाता है,। बाद में, सातवीं शताब्दी ईस्वी में, ब्रह्मगुप्त ने इस विचार का प्रस्ताव रखा कि गुरुत्वाकर्षण एक आकर्षक बल है जो वस्तुओं को पृथ्वी की ओर खींचता है और इसका वर्णन करने के लिए गुरुत्वकरण शब्द का इस्तेमाल किया।  इस शोध ने कुछ लोगों को यह दावा करने के लिए प्रेरित किया है कि गुरुत्वाकर्षण की खोज के लिए इसहाक न्यूटन नहीं बल्कि ब्रह्मगुप्त उत्तरदायी थे।  

प्राचीन मध्य पूर्व में गुरुत्वाकर्षण तीव्र युक्ति का विषय था। फारसी बौद्धिक अल-बिरुनी का मानना था कि गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी के लिए अद्वितीय नहीं था, और उन्होंने सही ढंग से यह मान लिया कि अन्य स्वर्गीय निकायों में भी गुरुत्वाकर्षण आकर्षण होना चाहिए। इसके विपरीत, अल-खज़िनी अरस्तू की तरह, इस स्थिति को धारण करते थे कि ब्रह्मांड में सभी पदार्थ पृथ्वी के केंद्र की ओर आकर्षित होते हैं।

वैज्ञानिक क्रांति
16 वीं शताब्दी के मध्य में, विभिन्न यूरोपीय वैज्ञानिकों ने अरिस्टोटेलियन की इस धारणा को प्रयोगात्मक रूप से गलत सिद्ध कर दिया कि भारी वस्तुएं तेज गति से गिरती हैं।<ref name=": 1 विशेष रूप से, स्पेनिश डोमिनिकन प्रीस्ट डोमिंगो डे सोटो ने 1551 में लिखा था कि स्वतंत्र निकाय में पिंड समान रूप से गति करते हैं। 16 वीं शताब्दी के मध्य में इतालवी भौतिक विज्ञानी गिआम्बतिस्ता बेनेडेटी ने यह दावा करते हुए पत्र प्रकाशित किए कि, विशिष्ट गुरुत्व के कारण, एक ही सामग्री से बनी वस्तुएं लेकिन अलग-अलग द्रव्यमान के साथ एक ही गति से गिरेंगी। 1586 डेल्फ़्ट टॉवर प्रयोग के साथ, फ्लेमिश भौतिक विज्ञानी साइमन स्टीविन ने देखा कि एक टॉवर से गिराए जाने पर अलग -अलग आकार और वजन के दो तोप के गोले एक ही दर से गिर थे। अंत में, 16 वीं शताब्दी के अंत में, गैलीलियो गैलीली ने एक बार फिर यह दिखाने के लिए अपना प्रसिद्ध लीनिंग टॉवर ऑफ पीसा एक्सपेरिमेंट प्रयोग किया कि विभिन्न वजन की गेंदें एक ही गति से गिरेंगी।<ref name="Ball_Piza गैलीलियो गैलीली द्वारा नीचे लुढ़कते हुए गेंदों के सावधानीपूर्वक माप के साथ इस ज्ञान को मिलाकर, गैलीलियो ने दृढ़ता करें कि सभी वस्तुओं के लिए गुरुत्वाकर्षण का त्वरण समान है। गैलीलियो ने कहा कि वायु प्रतिरोध वह कारण है जिसके कारण कम घनत्व और उच्च सतह क्षेत्र वाली वस्तुएं वायुमंडल में अधिक धीरे-धीरे गिरती हैं।

1604 में, गैलीलियो ने सही अनुमान लगाया कि गिरने वाली वस्तु की दूरी बीते हुए समय के वर्ग के समानुपाती होती है। 1640 और 1650 के बीच इटली के वैज्ञानिक जेसुइट्स ग्रिमाल्डी और बाद में रिकिसिओली ने इसकी पुष्टि की। उन्होंने एक लोलक के दोलनों को मापकर पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के परिमाण की गणना भी की।

न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत


1684 में, न्यूटन ने एडमंड हैली को डी मोटू कॉरपोरेम इन गाइरम ('एक कक्षा में पिंडों की गति पर') 'नामक एक पांडुलिपि भेजी, जिसने केप्लर के प्लैनेटरी मोशन के नियमों के लिए एक भौतिक औचित्य प्रदान किया।<ref name=": २ हैली पांडुलिपि से हुए और उन्होंने न्यूटन से इस पर विस्तार करने का आग्रह किया, और कुछ साल बाद न्यूटन ने दार्शनिक नेचुरलिस प्रिंसिपिया मैथेमेटिका( प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत ) नामक एक महत्वपूर्ण पुस्तक प्रकाशित की। इस पुस्तक में, न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण को एक सार्वभौमिक बल के रूप में वर्णित किया, और दावा किया कि "जो बल ग्रहों को अपनी कक्षाओं में रखते हैं, उन्हें उन केंद्रों से उनकी दूरी के वर्गों के लिए पारस्परिक रूप से आनुपातिक होना चाहिए, जहां वे घूमते हैं। "इस कथन को बाद में निम्नलिखित प्रतिलोम-वर्ग नियम में संघनित किया गया।

$$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}, $$

जहां F बल है, m1 और m2 परस्पर क्रिया करने वाली वस्तुओं के द्रव्यमान हैं, r द्रव्यमान के केंद्रों के बीच की दूरी और गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है।

न्यूटन के सिद्धांत को वैज्ञानिक समुदाय ने खूब सराहा और उसके गुरुत्वाकर्षण के नियम का तेजी से पूरे यूरोप में प्रसार हुआ। एक सदी से भी अधिक समय के बाद, 1821 में, गुरुत्वाकर्षण के उनके सिद्धांत को और भी अधिक प्रमुखता प्राप्त हुई जब इसका उपयोग नेपच्यून के अस्तित्व की भविष्यवाणी करने के लिए किया गया था। उस वर्ष में, फ्रांसीसी खगोलशास्त्री एलेक्सिस बावर्ड ने इस सिद्धांत का उपयोग यूरेनस की कक्षा को मॉडलिंग करने के लिए एक तालिका बनाने के लिए किया था, जो कि ग्रह के वास्तविक प्रक्षेपवक्र से काफी अलग दिखाया गया था। इस विसंगति को समझाने के लिए, कई खगोलविदों ने अनुमान लगाया कि यूरेनस की कक्षा से परे एक बड़ी वस्तु हो सकती है जो इसकी कक्षा को बाधित कर रही थी।1846 में, खगोलविदों जॉन काउच एडम्स और उरबैन ले वेरियर ने स्वतंत्र रूप से रात के आकाश का अवलोकन किया। नेप्च्यून आकाश में स्थान की भविष्यवाणी करने के लिए न्यूटन के नियमों का उपयोग किया, और एक दिन के भीतर ग्रह की खोज की गई।

मर्करी की कक्षा में एक विसंगति ने न्यूटन के सिद्धांत में कमियों की ओर इशारा किया। 19वीं शताब्दी के अंत तक, यह ज्ञात हो गया था कि यह अपनी कक्षा में कुछ गड़बड़ी दिखा रहा था, जिसका न्यूटन के सिद्धांत से पूरी तरह से हिसाब नहीं लगाया जा सकता था, लेकिन अन्य सभी पिंडों(जैसे कि बुध का अधिकांश भाग) के लिए उत्तरदायी ठहराया जा सकता था। एक ग्रह जो सूर्य के निकट परिक्रमा कर रहा है) की खोज की गई। निष्फल। इस तथ्य का समाधान 1915 में अल्बर्ट आइंस्टीन के जनरल रिलेटिविटी के सामान्य सापेक्षता के नए सिद्धांत द्वारा हल किया गया था, जो मर्करी के सिद्धांत पर आधारित था। कक्षा में कुछ विसंगति का हिसाब लगाया गया। यह विसंगति बुध में 42.98 आर्कसेकंड प्रति शताब्दी की पेरिहेलियन में एक अग्रिम कड़ी थी।

यद्यपि न्यूटन के सिद्धांत को अल्बर्ट आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता से हटा दिया गया है, सापेक्षता की अधिकांश आधुनिक गैर-सापेक्षतावादी गणना अभी भी न्यूटन के सिद्धांत का उपयोग करके की जाती है क्योंकि इसके साथ काम करना आसान है और पर्याप्त रूप से छोटे द्रव्यमान की अनुमति देता है, जो गति और ऊर्जा को सम्मिलित करके सही परिणाम देता है।

सामान्य सापेक्षता
सामान्य सापेक्षता में, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को बल के अतिरिक्त स्पेसटाइम वक्रता के लिए उत्तरदायी ठहराया जाता है।सामान्य सापेक्षता के लिए प्रारंभिक बिंदु समतुल्यता सिद्धांत है, जो जड़त्वीय गति के साथ मुक्त गिरावट को समान करता है और जमीन पर गैर-समन्वय पर्यवेक्षकों के सापेक्ष त्वरित करता है। स्वतंत्र रूप से गिरने वाली जड़त्वीय वस्तुओं का वर्णन करता है न्यूटोनियन भौतिकी में, हालांकि, ऐसा कोई त्वरण तब तक नहीं हो सकता जब तक कि कम से कम एक वस्तु पर बल द्वारा कार्य नहीं किया जाता है।

आइंस्टीन ने प्रस्तावित किया कि स्पेसटाइम पदार्थ द्वारा वक्राकार होता है, और यह कि मुक्त-गिरने वाली वस्तुएं स्थानीय रूप से वक्राकार स्पेसटाइम में सीधे पथ में आगे बढ़ रही हैं। इन सीधे रास्तों को जियोडेसिक्स कहते हैं। न्यूटन के गति के पहले नियम की तरह, आइंस्टीन के सिद्धांत में कहा गया है कि यदि किसी पिंड पर कोई बल लगाया जाता है, तो वह जियोडेसी से विचलित हो जाएगा। उदाहरण के लिए,हम खड़े होकर जियोडेसिक्स का पालन नहीं कर रहे हैं क्योंकि पृथ्वी का यांत्रिक प्रतिरोध हम पर एक ऊपर की ओर बल लगाता है, और इसके परिणामस्वरूप हम जमीन के लिए गैर-आंतरिक पिंड हैं। यह बताता है कि स्पेसटाइम में जियोडेसिक्स के साथ आगे बढ़ना क्यों जड़त्वीय माना जाता है।

आइंस्टीन ने सामान्य सापेक्षता के फील्ड समीकरण एस की खोज की, जो पदार्थ की उपस्थिति और स्पेसटाइम की वक्रता से संबंधित है और उसके नाम पर रखा गया है। आइंस्टीन फील्ड समीकरण एक साथ, गैर-रेखीय, अंतर समीकरण का एक समूह है। क्षेत्र समीकरणों के समाधान मीट्रिक टेंसर स्पेसटाइम के घटक हैं। एक मीट्रिक टेंसर स्पेसटाइम की एक ज्यामिति का वर्णन करता है। स्पेसटाइम के लिए जियोडेसिक पथ की गणना मीट्रिक टेंसर के साथ की जाती है।

गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम यांत्रिकी
एक खुला प्रश्न यह है कि क्या क्वांटम यांत्रिकी के समान रूपरेखा के साथ गुरुत्वाकर्षण के छोटे पैमाने पर बातचीत का वर्णन करना संभव है। सामान्य सापेक्षता बड़े पैमाने पर थोक गुणों का वर्णन करती है जबकि क्वांटम यांत्रिकी सबसे छोटे पैमाने पर पदार्थ की बातचीत का वर्णन करने के लिए ढांचा है। संशोधनों के बिना ये ढांचे असंगत हैं।

एक पथ क्वांटम फील्ड थ्योरी के ढांचे में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करना है, जो अन्य मौलिक बातचीत एस का सही वर्णन करने में सफल रहा है।विद्युत चुम्बकीय बल आभासी फोटॉन एस के आदान -प्रदान से उत्पन्न होता है, जहां गुरुत्वाकर्षण का क्यूएफटी विवरण यह है कि वर्चुअल गुरुत्वाकर्षण एस का आदान -प्रदान है यह विवरण शास्त्रीय सीमा में सामान्य सापेक्षता को पुन: पेश करता है।हालांकि, यह दृष्टिकोण प्लैंक लंबाई के आदेश की कम दूरी पर विफल रहता है जहां क्वांटम गुरुत्वाकर्षण (या क्वांटम यांत्रिकी के लिए एक नया दृष्टिकोण एक और पूर्ण सिद्धांत) की आवश्यकता होती है।

पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण


प्रत्येक ग्रह पिंड (पृथ्वी सहित) अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से घिरा हुआ है, जिसे न्यूटनियन भौतिकी के साथ सभी वस्तुओं पर एक आकर्षक बल के रूप में देखा जा सकता है। गोलाकार रूप से सममित ग्रह मानते हुए, सतह के ऊपर की कोई भी सतह इस क्षेत्र की ताकत एक बिंदु पर ग्रहों के पिंड के द्रव्यमान के समानुपाती होती है और पिंड के केंद्र से दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की ताकत संख्यात्मक रूप से इसके प्रभाव में वस्तुओं के त्वरण के बराबर होती है। पृथ्वी की सतह के पास गिरने वाली वस्तुओं के त्वरण की दर अक्षांश, सतह की विशेषताओं जैसे कि पहाड़ों और लकीरों के आधार पर थोड़ी भिन्न होती है, और शायद असामान्य है। विशेष रूप से उच्च या निम्न उप-सतह घनत्व वेट और उपायों के प्रयोजनों के लिए, अंतर्राष्ट्रीय वेट और उपायों के अंतर्राष्ट्रीय ब्यूरो द्वारा परिभाषित किया गया है, जो अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) के तहत परिभाषित किया गया है।

यह मान, g को निरूपित किया गया है, g = 9.80665 m/s 2 (32.1740 ft/s 2) है।

9.80665 m/s 2 का मानक मूल्य मूल रूप से 45 ° अक्षांश के लिए 1901 में वजन और उपायों पर अंतर्राष्ट्रीय समिति द्वारा अपनाया गया है, भले ही यह बहुत अधिक दिखाया गया है। दस हजार में पांच भाग यह मान मौसम विज्ञान में और कुछ मानक वायुमंडल में 45 ° अक्षांश के मूल्य के रूप में बनी हुई है, भले ही यह 45 ° 32'33 के अक्षांश पर अधिक सही रूप से लागू हो।

मानकीकृत मूल्य को मानते हुए और वायु प्रतिरोध को अनदेखा करते हुए, इसका मतलब है कि पृथ्वी की सतह के पास स्वतंत्र रूप से गिरने वाली एक वस्तु 9.80665 m/s (32.1740 ft/s या 22 मील) के प्रत्येक सेकंड के लिए इसके वेग को बढ़ाती है।।इस प्रकार, आराम से शुरू होने वाली एक वस्तु 9.80665 m/s (32.1740 ft/s) के वेग को प्राप्त करेगी, एक सेकंड के बाद, लगभग 19.62 m/s (64.4 ft/s) दो सेकंड के बाद, और औरतो, प्रत्येक परिणामी वेग में 9.80665 m/s (32.1740 ft/s) जोड़ना।इसके अलावा, फिर से वायु प्रतिरोध को अनदेखा करना, किसी भी और सभी वस्तुओं को, जब एक ही ऊंचाई से गिरा दिया गया, तो एक ही समय में जमीन से टकराएगा।

न्यूटन के तीसरे कानून के अनुसार, पृथ्वी स्वयं एक बल को परिमाण में समान और इसके विपरीत अनुभव करती है, जो एक गिरती हुई वस्तु पर है।इसका मतलब यह है कि पृथ्वी भी वस्तु की ओर बढ़ती है जब तक कि वे टकरा नहीं जाते,क्योंकि पृथ्वी का द्रव्यमान बहुत बड़ा है, हालांकि, इस विपरीत बल द्वारा पृथ्वी को प्रदान किया गया त्वरण वस्तु की तुलना में नगण्य है।यदि यह वस्तु पृथ्वी से टकराने के बाद उछालती नहीं है, तो उनमें से प्रत्येक एक प्रतिकारक संपर्क बल को दूसरे पर रखता है जो प्रभावी रूप से गुरुत्वाकर्षण के आकर्षक बल को संतुलित करता है और आगे त्वरण को रोकता है।

पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण का बल दो बलों का परिणाम (वेक्टर योग) है (ए) न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक कानून के अनुसार गुरुत्वाकर्षण आकर्षण, और (बी) केन्द्रापसारक बल, जिसके परिणामस्वरूप एक पृथ्वी की पसंद, संदर्भ के घूर्णन फ्रेम की पसंद है।पृथ्वी के रोटेशन के कारण सेंट्रीफ्यूगल फोर्स के कारण गुरुत्वाकर्षण का बल भूमध्य रेखा पर सबसे दुर्बल है और क्योंकि भूमध्य रेखा पर अंक पृथ्वी के केंद्र से सबसे दूर हैं।गुरुत्वाकर्षण का बल अक्षांश के साथ भिन्न होता है और लगभग 9.780 m/s 2 भूमध्य रेखा पर लगभग 9.832 m/s 2 ध्रुवों पर बढ़ता है।

पृथ्वी की सतह के पास एक गिरने वाले पिंड के लिए समीकरण
निरंतर गुरुत्वाकर्षण आकर्षण की धारणा के तहत, न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम f = mg तक सरल हो जाता है, जहाँ M पिंड का द्रव्यमान है और G 9.81 है धरती पर। m/s एक स्थिर सदिश जिसका औसत परिमाण 2 है। यह परिणामी बल वस्तु का भार है। गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण इस g के बराबर है। एक प्रारंभिक स्थिर वस्तु जिसे गुरुत्वाकर्षण के तहत उस दूरी पर स्वतंत्र रूप से गिरने की अनुमति है जो बीता हुआ समय के वर्ग के समानुपाती है। दायीं ओर की छवि, आधे सेकेंड में फैली हुई थी, एक स्ट्रोबोस्कोपिक फ्लैश के साथ 20 फ्लैश प्रति सेकेंड पर कब्जा कर लिया गया था। पहले 1 के दौरान एक सेकंड के 20 में गेंद एक इकाई दूरी को गिराती है (यहाँ, एक इकाई लगभग 12 मिमी है); 2⁄20 तक इसने कुल 4 इकाइयों को गिरा दिया है; 3⁄20, 9 इकाई और इसी तरह।

एक ही निरंतर गुरुत्वाकर्षण मान्यताओं के तहत, संभावित ऊर्जा, ई '<सब> पी , ऊंचाई पर एक निकाय' 'एच'  'ई'  पी <द्वारा दिया गया है/sub> = mgh (या e <सब> p = wh, w अर्थ वजन के साथ)।यह अभिव्यक्ति पृथ्वी की सतह से केवल छोटी दूरी एच पर मान्य है।इसी तरह, अभिव्यक्ति $$h = \tfrac{v^2}{2g}$$ प्रारंभिक वेग V के साथ एक लंबवत प्रक्षेपित पिंड द्वारा प्राप्त अधिकतम ऊंचाई छोटी ऊंचाई और छोटे प्रारंभिक वेगों के लिए उपयोगी होती है।

गुरुत्वाकर्षण और खगोल विज्ञान
न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुप्रयोग ने हमारे पास सौर मंडल के ग्रहों, सूर्य के द्रव्यमान और क्वासर के विवरण के बारे में विस्तृत जानकारी को सक्षम किया है; यहां तक कि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम का उपयोग करके डार्क मैटर के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की गई है। हालांकि हम न तो सभी ग्रहों पर गए हैं और न ही सूर्य के पास, हम उनके द्रव्यमानों को जानते हैं। ये द्रव्यमान कक्षा की मापी गई विशेषताओं के लिए गुरुत्वाकर्षण के नियमों को लागू करके प्राप्त किए जाते हैं। अंतरिक्ष में एक वस्तु अपनी कक्षा को बनाए रखती है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल उस पर कार्य करता है। ग्रह तारे की परिक्रमा करते हैं,तारे गैलेक्टिक सेंटर की परिक्रमा करते हैं, आकाशगंगाओं के समूह में द्रव्यमान का केंद्र, और सुपरक्लस्टर S की परिक्रमा करते हैं। एक वस्तु द्वारा दूसरी वस्तु पर लगाया गया गुरुत्वाकर्षण बल सीधे उन वस्तुओं के द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

प्रथम गुरुत्व (संभवतः क्वांटम गुरुत्व, अतिगुरुत्वाकर्षण या गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता के रूप में), सुपरग्रेविटी या गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता ), सामान्य स्थान और समय के साथ, ब्रह्मांड के निर्माण के समय के दौरान विकसित हुआ। ब्रह्मांड के जन्म बाद 10 −43 सेकंड, संभवतः एक प्राइमवेल स्टेट (जैसे कि गलत निर्वात, क्वांटम निर्वात या वर्चुअल कण ), वर्तमान में अज्ञात तरीके से हैं।

गुरुत्वाकर्षण विकिरण


सामान्य सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि गुरुत्वाकर्षण विकिरण के माध्यम से ऊर्जा को एक प्रणाली से बाहर किया जा सकता है। कोई भी त्वरित पदार्थ स्पेसटाइम मीट्रिक में वक्रता पैदा कर सकता है, जो कि गुरुत्वाकर्षण विकिरण को सिस्टम से दूर ले जाता है। सह-संगठन वस्तुएं स्पेसटाइम में वक्रता उत्पन्न कर सकती हैं जैसे कि पृथ्वी-सूर्य प्रणाली, न्यूट्रॉन सितारों के जोड़े और ब्लैक होल के जोड़े। गुरुत्वाकर्षण विकिरण के रूप में ऊर्जा खोने की भविष्यवाणी की गई एक और खगोलीय प्रणाली सुपरनोवा विस्फोट कर रही है।

गुरुत्वाकर्षण विकिरण के लिए पहला अप्रत्यक्ष प्रमाण 1973 में हुल्स -टायलर बाइनरी के मापन के माध्यम से था।प्रणाली में एक पल्सर और एक न्यूट्रॉन तारे होते हैं जो एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। ऊर्जा की हानि के कारण इसकी प्रारंभिक खोज के बाद से इसकी कक्षीय अवधि कम हो गई है, जो गुरुत्वाकर्षण विकिरण के कारण ऊर्जा हानि की मात्रा के अनुरूप है। इस शोध को 1993 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

गुरुत्वाकर्षण विकिरण के लिए पहला प्रत्यक्ष प्रमाण 14 सितंबर 2015 को LIGO डिटेक्टरों द्वारा मापा गया था। पृथ्वी से 1.3 बिलियन-प्रकाश-वर्ष की टक्कर के दौरान उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापा गया था। यह अवलोकन आइंस्टीन और अन्य की सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की पुष्टि करता है कि ऐसी तरंगें मौजूद हैं। यह बिग बैंग सहित ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति और घटनाओं में व्यावहारिक अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।अवलोकन और समझ के लिए भी खुलता है। न्यूट्रॉन स्टार और ब्लैक होल का निर्माण भी गुरुत्वाकर्षण विकिरण की पता लगाने योग्य मात्रा का निर्माण करता है। इस शोध को 2017 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

, सौर प्रणाली द्वारा उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण विकिरण वर्तमान तकनीक के साथ मापने के लिए बहुत छोटा है।

गुरुत्वाकर्षण की गति
दिसंबर 2012 में, चीन में एक शोध दल ने घोषणा की कि उसने पूर्ण और अमावस्या के दौरान पृथ्वी ज्वार के चरण अंतराल के माप का उत्पादन किया था ताकि यह सिध्द हो सके कि गुरुत्वाकर्षण की गति प्रकाश की गति के बराबर है इसका मतलब है कि यदि सूर्य अचानक गायब हो जाता है, पृथ्वी 8 मिनट के लिए सामान्य रूप से एक खाली बिंदु की परिक्रमा करती रहेगी, जो कि उस दूरी को तय करने के लिए प्रकाश को लगने वाला समय है। टीम के निष्कर्ष फरवरी 2013 में चीनी विज्ञान बुलेटिन में प्रकाशित किए गए थे।

अक्टूबर 2017 में, LIGO और कन्या डिटेक्टरों ने गामा रे उपग्रहों के 2 सेकंड के भीतर गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेतों का पता लगाया और उसी दिशा से संकेतों का अवलोकन किया। इससे इस बात की पुष्टि हुई कि गुरुत्वीय तरंगों की गति प्रकाश की गति के समान थी।

विसंगतियाँ और विसंगतियां
कुछ अवलोकन ऐसे हैं जिनका पर्याप्त रूप से लेखा-जोखा नहीं है, जो गुरुत्वाकर्षण के बेहतर सिद्धांतों की आवश्यकता की ओर इशारा कर सकते हैं या शायद अन्य तरीकों से भी समझाया जा सकता है।


 *  एक्स्ट्रा-फास्ट स्टार्स : आकाशगंगाओं में वेलोसिटीज (तारे वेगों के )का वितरण का पालन करें, जहां बाहरी इलाके में तारे सामान्य पदार्थ के देखे गए वितरण के अनुसार जितनी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं। गैलेक्सी क्लस्टर्स एक समान पैटर्न दिखाते हैं। डार्क मैटर, जो गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से परस्पर क्रिया करेगा, लेकिन विद्युत चुम्बकीय रूप से नहीं, विसंगति के लिए उत्तरदायी होगा। न्यूटोनियन गतिकी विभिन्न संशोधित न्यूटोनियन गतिकी में संशोधन भी प्रस्तावित किए गए हैं। * फ्लाईबी एनोमली : गुरुत्वाकर्षण सहायता युद्धाभ्यास के दौरान विभिन्न अंतरिक्ष यान ने अपेक्षित त्वरण से अधिक अनुभव किया है। * तेजी त्वरित विस्तार : अंतरिक्ष ]] का डार्क एनर्जी को यह समझाने के लिए प्रस्तावित किया गया है। एक हालिया वैकल्पिक व्याख्या यह है कि अंतरिक्ष का मीट्रिक विस्तार तीव्र गति से प्रतीत होता है। इसे समझाने के लिए डार्क एनर्जी को प्रस्तावित किया गया है। एक हालिया वैकल्पिक व्याख्या यह है कि अंतरिक्ष की ज्यामिति सजातीय नहीं है (आकाशगंगाओं के समूहों के कारण) और यह कि विस्तार में तेजी नहीं आ रही है जब इसे ध्यान में रखने के लिए डेटा की पुनर्व्याख्या की जाती है, हालांकि यह निष्कर्ष विवादित है।
 *  खगोलीय इकाई की विषम वृद्धि : हाल के मापों से संकेत मिलता है कि ग्रहों की परिक्रमा कक्षा तेजी से बढ़ रही है, जैसे कि यह पूरी तरह से सूर्य के माध्यम से विकिरणित ऊर्जा को खोने के कारण होती है।
 *  अतिरिक्त ऊर्जावान फोटॉन : आकाशगंगा समूहों के माध्यम से यात्रा करने वाले फोटोन को ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए और फिर बाहर निकलते समय इसे फिर से खो देना चाहिए। ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार को सभी ऊर्जा वापस करने वाले फोटॉन को रोकना चाहिए, लेकिन यह भी ब्रह्मांडीय होना चाहिए। कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण से फोटॉन को ध्यान में रखते हुए अपेक्षा से दोगुनी ऊर्जा भी प्राप्त होती है। यह संकेत दे सकता है कि गुरुत्वाकर्षण उलटा-स्क्वा की तुलना में कुछ दूरी के तराजू पर तेजी से गिर जाता है।
 *  अतिरिक्त बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन बादल : लिमन-अल्फा वन की वर्णक्रमीय रेखाएं बताती हैं कि हाइड्रोजन बादल अपेक्षा से कुछ पैमाने पर एक साथ अधिक गुच्छेदार होते हैं और डार्क फ्लो की तरह, यह संकेत दे सकते हैं कि गुरुत्वाकर्षण विपरीत रूप से धीमा हो जाता है - कुछ दूरी पर तराजू पर चुकता ।

ऐतिहासिक वैकल्पिक सिद्धांत

 * ARISTOTELIAN थ्योरी ऑफ ग्रेविटी
 * ले ऋषि के गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत (1784) को भी लेसेज ग्रेविटी कहा जाता है, लेकिन मूल रूप से फेटियो द्वारा प्रस्तावित किया गया था और आगे जॉर्जेस-लुइस ले सेज द्वारा विस्तृत रूप से एक द्रव-आधारित स्पष्टीकरण के आधार पर विस्तृत किया गया था, जहां एक प्रकाश गैस पूरे ब्रह्मांड को भरती है।
 * रिट्ज के गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत, एन।रसायन।PHYS।पेरिहेलिया की शास्त्रीय उन्नति।
 * नॉर्डस्ट्रॉम का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत (1912, 1913), सामान्य सापेक्षता का प्रारंभिक प्रतियोगी।
 * कालुजा क्लेन थ्योरी (1921)
 * व्हाइटहेड का सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण (1922), सामान्य सापेक्षता का एक और प्रारंभिक प्रतियोगी।

आधुनिक वैकल्पिक सिद्धांत

 * ब्रान्स -डिके थ्योरी ऑफ ग्रेविटी (1961
 * प्रेरित गुरुत्व (1967), आंद्रेई सखारोव द्वारा एक प्रस्ताव, जिसके अनुसार सामान्य सापेक्षता [[ क्वांटम फील्ड थ्योरी | क्वांटम फील्ड सिद्धांतों से उत्पन्न हो सकती है।
 * स्ट्रिंग थ्योरी (1960 के अंत में)
 * ((आर) गुरुत्वाकर्षण (1970)
 * हॉर्नडेस्की थ्योरी (1974 (1974
 * सुपरग्रेविटी (1976)
 * संशोधित न्यूटोनियन डायनेमिक्स (मॉन्ड) (1981) में, मोर्देहाई मिलग्रोम ने छोटे त्वरण के लिए न्यूटन के दूसरे कानून गति का प्रस्ताव दिया।
 * स्व-निर्माण कॉस्मोलॉजी थ्योरी ऑफ ग्रेविटी (1982) जी.ए.नाई जिसमें ब्रान्स-डिके सिद्धांत को बड़े पैमाने पर निर्माण की अनुमति देने के लिए संशोधित किया जाता है
 * लूप क्वांटम ग्रेविटी (1988) कार्लो रोवेली, ली स्मोलिन, और अभय अष्टकेर द्वारा
 * नॉनसिमेट्रिक ग्रेविटेशनल थ्योरी (एनजीटी) (1994) जॉन मोफत द्वारा
 * टेंसर -वेक्टर -स्कालर ग्रेविटी (Teves) (2004), जैकब बेकेनस्टीन द्वारा मॉन्ड का एक सापेक्ष संशोधन
 * गिरगिट थ्योरी (2004) जस्टिन खौरी और अमांडा वेल्टमैन द्वारा।
 * प्रेसुरॉन थ्योरी (2013) ओलिवियर मिनज़ोली और ऑरेलियन हीस द्वारा।
 * [[ अनुरूप गुरुत्वाकर्षण]
 * गुरुत्वाकर्षण एक एंट्रोपिक बल के रूप में, गुरुत्वाकर्षण एन्ट्रापी की थर्मोडायनामिक अवधारणा से एक उभरती हुई घटना के रूप में उत्पन्न होता है।
 * सुपरफ्लुइड निर्वात थ्योरी में गुरुत्वाकर्षण और वक्राकार स्थान-समय सामूहिक उत्तेजना गैर-सापेक्षतावादी पृष्ठभूमि सुपरफ्लुइड के रूप में उत्पन्न होता है।
 * बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण, एक सिद्धांत जहां गुरुत्वाकर्षण और गुरुत्वाकर्षण तरंगों में एक गैर-शून्य द्रव्यमान होता है