Ньютона закон тяжіння , закон усесвітнього тяжіння, один з універсальних законів природи; згідно Н. з. т. всі матеріальні тіла притягують один одного, причому величина сили тяжіння не залежить від фізичних і хімічних властивостей тіл, від стану їх руху, від властивостей середовища, де знаходяться тіла. На Землі тяжіння виявляється перш за все в існуванні сили тяжіння, що є результатом тяжіння всякого матеріального тіла Землею. З цим зв'язаний термін «гравітація» (від латів.(латинський) gravitas — тягар), еквівалентний терміну «тяжіння».
Н. з. т., відкритий в 17 ст І. Ньютоном, формулюється таким чином. Кожні дві матеріальні частки притягують один одного з силою F , прямо пропорційною їх масам m 1 і m 2 і обернено пропорційною до квадрата відстані r між ними:
; (1)
сила F направлена уподовж прямою, сполучаючою ці частки. Коефіцієнт пропорційності G — постійна величина, наз.(назив) гравітаційною постійною в системі СГС G » 6,7·10 -8 дінів × см × г -2 . Під «частками» тут маються на увазі тіла, розміри яких нехтує малі в порівнянні з відстанями між ними, тобто матеріальні крапки. Н. з. т. можна інтерпретувати інакше, вважаючи, що кожна матеріальна крапка з масою m 1 створює довкола себе поле тяжіння (гравітаційне поле), в якому будь-яка інша вільна матеріальна крапка, що знаходиться на відстані r від центру поля, набуває прискорення, не залежного від своєї маси, рівного
(2)
і направлене до центру поля.
Сили тяжіння (і гравітаційні поля) окремих інтегральних часток володіють властивістю аддитивності, тобто сила, що діє на деяку частку з боку декількох ін. часток, дорівнює геометричній сумі сил, що діють з боку кожної частки. З цього виходить, що тяжіння між реальними матеріальними тілами, з врахуванням їх розмірів, форми і розподілу щільності речовини, можна визначити, обчисливши суму сил тяжіння (що враховує напрям складових сил) окремих малих часток, на які можна в думках розбити тіла. Таким дорогою встановлено, що кулясте тіло (однорідне або з сферичним розподілом щільності речовини) притягує точно так, як і матеріальна крапка, якщо відстань r вимірюється від центру кулі.
В основному сили тяжіння визначають характер руху небесних тіл в космічному просторі. Саме при вивченні руху планет і їх супутників був відкритий Н. з. т. і згодом строго обгрунтований. На початку 17 ст І. Кеплером були встановлені емпіричним дорогою основні закономірності руху планет (Кеплера закони ). Виходячи з них, сучасники Ньютона (французький астроном І. Бульо, італійський фізик Дж. Бореллі, англійський фізик Р. Гук ) висловлювали міркування, що рух планет може бути пояснене дією сили, яка притягує кожну планету до Сонця і яка убуває пропорційно квадрату відстані від Сонця. Проте лише Ньютон в «Математичних початках натуральної філософії» (1687) вперше це строго довів, спираючись на свої перші два закони механіки (див. Ньютона закони механіки ) і на створених їм нові математичні методи, що склали основу диференціального і інтегрального числення. Ньютон довів, що рух кожної планети повинен підкорятися першим двом законам Кеплера саме в тому випадку, якщо вони рухаються під дією сили тяжіння Сонця відповідно до формули (1). Далі Ньютон показав, що рух Луни може бути приблизно пояснене за допомогою аналогічного силового поля Землі і що сила тяжіння на Землі є результат дії цього ж силового поля на матеріальні тіла поблизу поверхні Землі. На підставі 3-го закону механіки Ньютон уклав, що тяжіння є взаємна властивість, і прийшов до формулювання свого закону тяжіння для будь-яких матеріальних часток. Виведений за емпіричними даними, на підставі результатів спостережень, з неминучістю наближених, Н. з. т. був спочатку робочою гіпотезою. Надалі було потрібно колосальну роботу протягом більш ніж двохсот років для строгого обгрунтування цього закону.
Н. з. т. з'явився основою небесної механіки . Протягом 17—19 вв.(століття) одному з основних завдань небесної механіки був доказ того, що гравітаційна взаємодія за законом Ньютона точно пояснює спостережувані рухи небесних тіл в Сонячній системі. Сам Ньютон показав, що взаємне тяжіння між Землею, Місяцем і Сонцем пояснює досить точно ряд особливостей, що спостерігалися з давніх пір, в русі Місяці (т.з. варіації, рух вузлів, рух перигея, коливання нахилу місячної орбіти), що Земля із-за свого обертання і унаслідок дії сил тяжіння між частками речовини Землі має бути сплюснута в полюсів; дією сил тяжіння Ньютон пояснив також і явище прецессиі земної осі, приливи і відливи і т.д. Одним з найбільш яскравих в історії астрономії підтверджень справедливості Н. з. т. з'явилося відкриття в 1845—46 планет нептун — результат попередніх теоретичних розрахунків, що передбачили положення планети. Сучасні теорії руху Землі, Місяця і планет, засновані на Н. з. т., відображають спостережувані рухи цих тіл у всіх деталях, за винятком декількох ефектів (рухи перигеліїв Меркурія, Венери, Марса), які знаходять своє пояснення в релятивістській небесній механіці, заснованій на теорії тяжіння Ейнштейна (див. Тяжіння ).
Гравітаційна взаємодія в відповідності з Н. з. т. грає головну роль в русі зоряних систем типа подвійних і кратних зірок, усередині зоряних скупчень і галактик. Проте гравітаційні поля усередині зоряних скупчень і галактик мають дуже складний характер, вивчені ще недостатньо, унаслідок чого рухи усередині них вивчають методами, відмінними від методів небесної механіки (див. Зоряна астрономія ). Гравітаційне взаємодія грає також істотну роль у всіх космічних процесах, в яких беруть участь скупчення великих мас речовини. Н. з. т. є основою при вивченні руху штучних небесних тіл, зокрема штучних супутників Землі і Луни, космічних зондів. На Н. з. т. спирається гравіметрія . Сили тяжіння між звичайними макроскопічними матеріальними тілами на Землі можуть бути виявлені і виміряні, але не грають скільки-небудь помітної практичної ролі. У мікросвіті сили тяжіння нікчемно малі в порівнянні з внутрішньомолекулярними і внутрішньоядерними силами.
Ньютон залишив відкритим питання про природу тяжіння. Не було пояснено також і припущення про миттєве поширення тяжіння в просторі (тобто припущення про те, що із зміною положень тіл миттєво змінюється і сила тяжіння між ними), тісно пов'язане з природою тяжіння. Труднощі, пов'язані з цим, були усунені лише в теорії тяжіння Ейнштейна, що є новим етапом в пізнанні об'єктивних законів природи.
Літ.: Ісаак Ньютон. 1643—1727. Сб. ст. до трьохсотліття з дня народження, під ред. акад.(академік) С. І. Вавілова, М. — Л., 1943; Беррі А., Коротка історія астрономії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М. — Л., 1946; Субботін М. Ф., Введення в теоретичну астрономію, М., 1968.
