Gravitationskonstante
Was die Gravitationskonstante ist und wieso Wissenschaftler auch heute noch versuchen sie zu bestimmen, erfährst du hier und im Video .
Inhaltsübersicht
Gravitationskonstante einfach erklärt
Die Gravitationskonstante ist eine experimentelle Naturkonstante. Das bedeutet also, dass ihr Wert nicht durch Berechnungen, sondern durch Messungen in Experimenten ermittelt wird.
Der Wert der Gravitationskonstante beschreibt, welche Schwerkraft zwischen zwei Massen wirkt. Dieser Wert ist immer gleich und beträgt:
G = (6,672 59 ± 0,000 85) · 10−11 N · m2/kg2
Newton mal Quadratmeter geteilt durch Kilogramm hoch zwei ist die Einheit, in der du die Gravitationskonstante G angibst. Dass der Wert von G sehr klein ist, erkennst du an der Potenz 10-11.
Der Wert 6,672 59 ist der dabei die Gravitationskonstante. Die Zahl 0,00085 
ist der Unsicherheitsfaktor der Gravitationskonstante G. Er gibt also einen Bereich an, in dem sich der reale Wert von G befindet.
Der Unsicherheitswert ist notwendig, weil die Gravitationskonstante nur mit einer geringen Genauigkeit gemessen werden kann. Physiker versuchen einen immer noch genaueren Wert für G zu ermitteln.
Pass auf, dass du G und g nicht verwechselst!
Groß G steht für die Gravitationskonstante.
Klein g meint dahingegen die Erdbeschleunigung
. Für sie gilt auf der Erde allgemein ein mittlerer Wert von 9,81 
.
1. Messung: Henry Cavendish
Den ersten Versuch, die Gravitationskonstante zu bestimmen, hat Henry Cavendish im Jahr 1798 unternommen. Er hat in seinem Experiment eine Stange mit zwei großen und eine mit zwei kleinen Bleikugeln übereinander gehängt. Beide Stangen hatten dieselbe Länge. Die größeren Kugeln waren schwerer als die kleineren.
In der Ausgangssituation wurde die obere Stange so gedreht, dass zwischen den großen und den kleinen Kugeln der gleiche Abstand war. Deswegen hat sich die Anziehungskraft zwischen den Kugeln aufgehoben. Die Stangen haben aus der Sicht von oben dabei ein Plus gebildet.
Die Stange mit den großen Bleikugeln wurde nun so weit gedreht, dass der Abstand zwischen je einer großen und einer kleinen Kugel 20cm betragen hat.
Durch die Gravitationskraft wurden die kleinen Kugeln leicht abgelenkt. Ihre Hängevorrichtung hat sich gedreht, wie sie sich auf ihrer Kreisbahn um zwei Zentimeter in Richtung der großen Kugeln bewegt haben. Aus dieser Ablenkung konnte Cavendish schließlich einen Wert für die Gravitationskonstante ermitteln. Sein Ergebnis war 6,74 · 10−11 .
Abweichung von G
Cavendishs Wert war nur auf zwei Nachkommastellen definiert. Seitdem führen deswegen immer wieder Wissenschaftler in verschiedenen Laboren und Ländern Experimente durch, um die Gravitationskonstante noch genauer zu ermitteln. Je nach Versuchsaufbau und Labor unterscheiden sich diese Ergebnisse allerdings.
Deswegen berücksichtigst du bei den erhaltenen Werten für die Gravitationskonstante eine Standardabweichung.
Sehen wir uns zum Beispiel ein Messergebnis aus Zürich an:
G = (6,6749 ± 0,00014) · 10−11
0,00014 · 10−11 ist hier die Standardabweichung. Oft findest du dafür auch folgende Schreibweise:
G = 6,6749(14) · 10−11
Die Abweichung wird auch in ppm, also points per million, angegeben. Ein ppm entspricht einem Millionstel. Das sind 0,0001%.
Die Abweichung der Messung im Labor Zürich von 0,00014 · 10−11 
entspricht also 0,0021%. Das sind 210 ppm.
Die Gravitationskonstante kommt zum Beispiel bei der Berechnung der Masse der Erde und Sonne zum Einsatz. Auch für die Relativitätstheorie ist G sehr wichtig. Sie hilft dort zu bestimmen, wie stark eine Masse Raum und Zeit krümmen kann.
Gravitationskraft
Die Gravitationskraft ist die Kraft, mit der sich zwei Massen laut dem Gravitationsgesetz anziehen. Um sie zu messen, brauchst du ebenfalls die Gravitationskonstante. Schau dir unser Video zur Gravitationskraft an, um dein Wissen über Groß G anzuwenden!
