Par Kevin Lee, mis à jour le 24 mars 2022
Lorsque vous demandez à un enfant ce que fait la gravité, la plupart répondront qu’elle fait tomber les objets. Pour les aider à comprendre la force invisible qui rassemble tout, nous décomposerons le concept en idées quotidiennes et en données scientifiques éprouvées.
Chaque objet a une masse - la quantité de matière qu'il contient. La masse ne change jamais à moins que l'objet ne se déplace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Plus un objet a de masse, plus son attraction gravitationnelle est forte. C'est pourquoi Jupiter, la plus grande planète, tire plus fort sur les corps environnants que la petite Lune.
Le poids est la force que vous ressentez lorsqu’un objet est attiré vers une planète. Parce que la gravité terrestre est plus forte que celle de la Lune, vous pesez plus ici que sur la surface lunaire. La densité compte également :Saturne est presque 100 fois plus lourd que la Terre, mais comme il s'agit en grande partie de gaz et que sa densité est plus faible, une personne pèserait à peu près le même poids sur Saturne que sur Terre.
Montrez une maquette du système solaire et montrez le Soleil en son centre. Expliquez que l’immense masse du Soleil crée un puissant champ gravitationnel qui maintient les planètes en orbite. Si le Soleil devait disparaître, les planètes dériveraient en lignes droites au lieu de rester liées par la gravité.
Décrivez comment les satellites tournent autour de la Terre tout comme la Terre tourne autour du Soleil. La Station spatiale internationale orbite à environ 400 km au-dessus de la surface, « tombant » constamment vers la Terre tandis que sa vitesse d’avancement l’empêche de s’écraser. La Lune suit un chemin similaire, effectuant une orbite de 27 jours et contribuant aux marées océaniques grâce à sa propre attraction gravitationnelle.
La gravité attire les objets vers la Terre, mais les objets en orbite se déplacent également latéralement à grande vitesse. Pensez à faire tourner un jouet autour de votre tête avec une ficelle :la ficelle tire le jouet vers l'intérieur, tandis que le mouvement vers l'avant du jouet l'empêche de tomber directement. Si vous arrêtez de tourner, le jouet finira par tomber. Cet équilibre entre « attraction » et « vitesse » explique pourquoi les satellites restent en orbite.
Sir Isaac Newton a montré que la force gravitationnelle entre deux masses est inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres :F = G·(m₁m₂)/r² . À mesure qu’un enfant gravit le mont Everest, la distance jusqu’au centre de la Terre augmente, réduisant légèrement la gravité; les balances sensibles peuvent détecter ce changement infime.
Lâchez une petite balle depuis un grand bâtiment et regardez-la accélérer à 9,8 m/s². Ce taux d'accélération constant démontre que tous les objets tombent à la même vitesse lorsque la résistance de l'air est négligeable.
Enfin, rappelez-vous que Voyager 1, lancé en 1977, a déjà échappé à l'attraction gravitationnelle de la Terre et a voyagé au-delà de notre système solaire. C'est un exemple tangible que les objets peuvent échapper à la gravité d'une planète dans de bonnes conditions.