En physique, la gravitation désigne l'une des quatre interactions élémentaires, celle qui est responsable de la force d'attraction entre deux corps, du simple fait de leur matière. Par exemple, la Terre reste à tourner autour du Soleil, parce qu'elle est attirée par sa masse. L'inverse est aussi vrai, le Soleil est attiré par la Terre mais c'est si peu, la masse de la Terre est tellement petite comparée à celle du Soleil, qu'il est permis de considérer cette attraction comme négligeable.

Dans le cas de la Terre et des choses qui sont à sa surface, on parle de gravité. Elle est le résultat de cette gravitation : la Terre attire à elle les objets, et ainsi, elle est responsable de notre poids. Elle fait aussi tomber les objets qui ne sont pas en appui sur un support, ou accrochés à, par exemple, une branche, comme la célèbre pomme de Newton, celle qui est tombée du pommier sous lequel, raconte-t-on, il fait sa sieste.

On l'appelle aussi la pesanteur. Pendant que l'on tombe, comme le parachutiste en chute libre1, ou encore comme le cosmonaute à l'intérieur de la station spatiale internationale2, on ne ressent pas cette attraction. On parle d'apesanteur.

Au sein d'une étoile, la gravité est un élément essentiel de l'équilibre global de l'astre dont l'intérieur subit des transformations nucléaires (de « fusion ») de sa matière dont le résultat, la libération d'une énorme quantité d'énergie, tend au contraire à repousser cette manière vers l'extérieur de l'étoile.

Isaac Newton est un scientifique britannique né le 4 janvier 1643. Il est le premier à avoir écrit une théorie sur la gravité. La légende veut que c'est en voyant une pomme tombant d'un arbre qu'il eut cette idée.

Les principes de cette théorie sont simples :

Ce dernier point est facile à observer. Une boule de pétanque lâchée du sommet d'un immeuble arrive aussi vite sur Terre qu'une boule en bois de masse bien moindre. Il en serait de même d'une feuille de papier si celle-ci n'était pas freinée par l'air. Si on effectue la même expérience dans le vide absolu (sans air ou un autre gaz qui pourrait freiner la feuille), alors la feuille tombera aussi vite qu'une boule de pétanque3.

Pour calculer la force notée "



F


{\displaystyle F}

" qu'exerce un corps massique noté "



1


{\displaystyle 1}

" sur un autre noté "



2


{\displaystyle 2}

", on utilise la formule :

À partir de 1915, Albert Einstein donnera une autre vision de la gravitation dans sa théorie de la relativité générale. La gravitation n'est plus une force mais la manifestation d'une déformation de l'espace et du temps par la présente même d'un objet avec une masse.

Pour comprendre cela de manière analogique, on peut imaginer l'espace-temps comme une grande toile plastique tendue. Chaque objet posé dessus va créer une dépression (un creux). Voyons le cas où l'on y met une boule de pétanque. Si on lâche une petite bille sur cette toile, elle va forcément être attirée par un creux. Si on donne de la vitesse à cette bille vers le côté du creux, elle va tourner un moment autour de la dépression, un peu comme la bille de la roulette au casino, avant de finir, freinée par l'air et les frottements de la toile, par tomber sur la boule de pétanque. Dans l'espace, il n'y a ni frottement, ni air, et la trajectoire peut être ainsi parcourue indéfiniment4.

Dans l'espace, rien ne peut freiner un objet. Ce qui explique que la Terre tourne depuis des milliards d'années autour du Soleil. La Terre est attirée par le Soleil, mais sa vitesse l'empêche de s'en approcher, ceci grâce à la force centrifuge.

Les trous noirs sont un exemple bien connu des effets de la gravité. Ces objets présents dans l'espace sont très massifs : certains peuvent avoir une masse d'un million, voire d'un milliard de fois, celle du Soleil. Comme la gravitation provoque une force d'attraction proportionnelle à la masse, ils attirent tout ce qui se trouve près d'eux. Si une étoile, une planète, s'approchent trop près d'un trou noir, elle sont capturées et ne peuvent plus en ressortir. En fait, on dit qu'ils sont noirs car même la lumière ne peut pas les éclairer : celle qui "tombe" sur ce monstre cosmique, ne peut plus s'en échapper.

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