Quem está no centro do Universo?

O assunto sobre gravitação vem sendo estudado e admirado desde o tempo dos Faros. Pois tudo do universo está em movimento e em equilíbrio dinâmico e a força de gravidade é a causa disto, é importante sabermos sob que ângulo estamos vendo as coisas. Um fato tido como verdade, visto de uma determinada posição, pode-se não ser verdade numa outra posição.

Pode ser difícil observar a força gravitacional entre os corpos no dia-dia, embora possam ter massas de milhares de kg. A gravidade tem grande importância ao se considerar as interações que envolve corpos muito grandes, como os planetas, a lua ou as estrelas. Como o estudo da astronomia é uma ciência que teve muitas mudanças em seus princípios e conceitos até chegar ao que conhecemos de astronomia hoje, na modernidade. Levando em consideração a evolução da ciência ao longo da história, é interessante destacar três cientistas, que propuseram os modelos astronômicos conhecidos e por conseqüência descobriu-se a gravitação.

Aproximadamente em 140 d.C. Ptolomeu criou o modelo geocêntrico, onde a terra era o centro do universo, com outros planetas e o sol, estariam à sua volta, movendo-se em órbita de círculos simples e com planetas girando em torno de terra em trajetórias mais complicadas, construídas por pequenos círculos sobre postos aos círculos maiores. Como este modelo completo e errado, agradava a igreja, prevaleceu por 14 séculos.

Kepler descobriu uma relação matemática precisa entre o período de um planeta e sua distância média do sol. Estes dados foram enunciados por Kepler com três leis do movimento planetário e foi com estas leis que Isac Newton teve a base para a descoberta da lei da gravitação universal.

A lei da gravitação universal de Newton é: "Toda partícula material no universo atrai outras com uma força diretamente proporcional ao produto das massas das partículas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas."

As forças gravitacionais que agem sobre as partículas como ação-reação. Embora as massas das partículas possam ser diferentes, atuam em cada uma delas forças de intensidade igual e a linha de ação das duas forças coincide com a reta que une as partículas. A lei da gravitação de Newton, refere-se à força entre duas partículas. Pode-se mostrar, que a força gravitacional exercida sobre ou por uma esfera homogênea seria o mesmo se considerasse a massa da esfera concentrada em seu centro. Portanto, se a Terra fosse uma esfera homogênea, a força por ela exercida sobre um pequeno corpo de massa "m", a uma distância "r" de seu centro seria:
onde mT = a massa da Terra.

Uma força de mesma intensidade seria exercida sobre a Terra pelo corpo. Para pontos interiores à Terra, estes resultados têm que ser modificados. Se fosse possível cavar um buraco no centro da Terra e medir a força da gravidade sobre um corpo, a várias distâncias do centro, se encontraria a força decresce quando se aproxima do centro. É fácil ver por que deveria ser assim; à medida que o corpo desce ao interior da Terra (ou outro corpo esférico), parte da massa da Terra estará do lado oposto ao seu centro e puxa o corpo na direção oposta. Exatamente no centro da Terra, a força gravitacional sobre o corpo, é nula!

Henry Cavendish desenvolveu em 1798 um instrumento capaz de medir a constante gravitacional, chamada de "balança de Cavedish" ela consiste em uma arte em T, leve e rígida, pendurada por uma fita vertical fina, como um fio de quartzo ou uma fita metálica delgada. Duas esferas pequenas se massas "m" são montadas às extremidades da parte horizontal do T e um espelho pequeno E, fixado verticalmente, reflete um feixe de luz sobre uma escala. Quando duas esferas grandes de massa "M" são levadas às posições indicadas na figura abaixo, as forças de atração gravitacional entre as esferas grandes e as pequenas torcem o sistema em um ângulo, movendo, desse modo, o feixe luminoso ao longo da escala.

O valor da gravidade na superfície da Terra varia localmente devido a presença de irregularidades e de rochas com diferentes densidades. Esta variação de gravidade, conhecida como anomalias gravitacionais. Apesar destas anomalias modificar muito pouco o valor da gravidade, elas podem ser medidas em usando gravímetros de alta precisão.

Contudo, ao imaginarmos que a força gravitacional, as leis do movimento e as outras regras quantitativas desenvolvidas por Newton assinalaram o início da física moderna e formaram o paradigma sobre o qual boa parte da ciência moderna foi construída.