Apa itu gravitasi?

Gravitasi adalah satu dari empat gaya fundamental di alam semesta ini. Apa yang kita namakan sebagai gaya fundamental adalah interaksi antara materi yang tidak dapat lagi kita turunkan menjadi sesuatu yang lebih mendasar lagi. Gaya gesek, misalnya, bukanlah gaya fundamental karena gaya ini muncul akibat interaksi antar atom dan molekul pada kedua permukaan yang saling bergesekan.

Gaya gravitasi dibangkitkan dari massa suatu objek, dan selalu menarik objek lain yang juga memiliki massa. Besarnya gaya ini berbanding lurus dengan massa kedua objek, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda. Secara singkat, pernyataan ini dinyatakan secara matematis 

Apabila kita melihat persamaan ini, artinya setiap benda yang memiliki massa pada prinsipnya punya gaya gravitasi. Anda, pembaca, punya gaya gravitasi. Komputer Anda punya gaya gravitasi, ibu Anda pun punya gaya gravitasi. Hanya saja, gaya gravitasi yang ditimbulkan oleh objek-objek sehari-hari ini sangat lemah. Cobalah menghitung berapa gaya gravitasi tubuh Anda yang dirasakan suatu objek seberat 1 kilogram yang berjarak 1 meter dari tubuh Anda.1)

Gaya gravitasi yang dihasilkan Bumi jauh lebih besar, dan itulah sebabnya mengapa gerak benda-benda lebih dipengaruhi oleh gaya gravitasi Bumi daripada oleh tubuh kita. Benda-benda yang kita lemparkan, selalu jatuh kembali ke tanah. Sekuat-kuatnya kita melompat, selalu jatuh kembali ke tanah. Bahkan, untuk dapat mengalahkan gaya gravitasi Bumi dan meninggalkan planet ini, kita membutuhkan teknologi roket.

Gravitasi bersifat universal, artinya berlaku di manapun di alam semesta ini. Mengapa objek jatuh ke tanah, mengapa ada gerak peluru, mengapa Bulan bergerak mengorbit Bumi, dan mengapa planet-planet bergerak mengitari Matahari dalam lintasan elips.

Gravitasi dalam relativitas umum. Konsep gravitasi klasik menggambarkan bahwa gaya gravitasi adalah sifat yang muncul dari setiap objek bermassa. Berdasarkan teori relativitas umum, gravitasi justru menjadi bagian dari ruang-waktu. Ruang-waktu (spacetime) di sini maksudnya adalah kesatuan ruang berdimensi tiga, dengan waktu. Di dalam ruang-waktu ini, keberadaan massa akan melengkungkan ruang-waktu, dan objek-objek di sekitar massa tersebut akan bergerak mengikuti kelengkungan ruang-waktu tersebut.

Sebuah analogi yang baik diberikan dalam ilustrasi di bawah ini: Bayangkan sebuah bola bowling diletakkan di atas permukaan lentur (misalnya matras karet atau trampolin). Permukaan lentur ini dapat diandaikan sebagai ruang dua-dimensi. Dalam ruang dua-dimensi ini kita hanya dapat bergerak sepanjang dua sumbu saja pada permukaan karet, namun tidak dapat bergerak sepanjang sumbu ketiga yang mengarah keluar dari permukaan karet. Ini penyederhanaan dari ruang tiga-dimensi untuk memudahkan kita memvisualkan ruang empat dimensi.

Bola bowling, yang memiliki massa, akan melengkungkan permukaan karet, yang dimisalkan sebagai ruang-waktu. Apabila kita meletakkan kelereng di dekat bola bowling dan memberinya kecepatan awal, maka kelereng akan dapat bergerak mengitari bola bowling. Yang dilakukan kelereng ini pada dasarnya adalah bergerak dalam lintasan garis lurus, hanya saja pada permukaan melengkung.

Dengan kata lain, dalam teori relativitas umum, gravitasi bukan lagi sebuah gaya namun merupakan konsekuensi dari kelengkungan ruang-waktu. Ia berubah menjadi teori geometri. Beberapa prediksi relativitas umum selama ini selalu terbukti. Pada waktu teori ini pertama kali disusun, fisikawan Albert Einstein meramalkan bahwa seberkas cahaya yang melintas di dekat Matahari akan terbelokkan. Akibatnya posisi bintang-bintang di sekitar posisi Matahari akan bergeser karena cahanya terbiaskan oleh Matahari. 

Kita dapat membuktikan ini dengan mengamati bintang-bintang di sekitar Matahari, pada saat terjadi gerhana matahari total. Saat gerhana matahari terjadi, siang hari akan menjadi gelap selama beberapa saat dan bintang-bintang di sekitar matahari akan teramati dan posisinya dapat diukur. Pada tahun 1919, saat terjadi gerhana matahari di Pulau Principe di Afrika Tengah, sekelompok astronom Inggris mengukur posisi bintang-bintang di sekitar Matahari dan menemukan bahwa posisi mereka bergeser sedikit, sesuai ramalan Einstein.

Di jaman modern ini, setiap kali kita menentukan posisi kita dengan menggunakan GPS atau Google Maps, kita menggunakan teori relativitas umum untuk menentukan posisi kita dengan akurat. GPS bekerja dengan cara menerima sinyal dari paling sedikit tiga satelit yang mengorbit Bumi. Karena kita mengetahui posisi satelit dan selang waktu antara sinyal dikirimkan dan diterima, maka kita dapat menarik tiga garis khayal dari ketiga satelit tersebut menuju titik manapun di permukaan Bumi untuk menemukan di mana ketiga garis tersebut bertemu. Proses ini namanya triangulasi, dan kita harus tahu dengan akurat, kapan sinyal dikirimkan dan diterima. 

Sumber:
http://langitselatan.com/2015/01/12/apa-itu-gravitasi/