мини|Ефекти микрогравитације на пламен свеће (на земљи-лево, у свемиру-десно) Нулта гравитација или бестежинско стање је стање у којем сила земљине теже, нема никаквих утицаја, или чије се дејство не осећа у организму живих бића или на предметима. Иако је опсег дејства гравитације у принципу бесконачан, она у бестежинском стању практично не постоји (приближава се нули), или је њен утицај минималан (најчешће на нивоу микрогравитација) па се практично и не манифестује. Ово стање је најизраженије иза Карманове линије у свемиру.
Међутим, постоје простори на Земљи или у њеној атмосфери у којима дејство гравитације није приметно (или је једва приметно), као што је то у току слободног пада у вакууму или у сателитским системима и специјалним тренажним авионима.
Сматра се да гравитација и њено поље дејствују равномерно на масу свих објекта у референтним оквирима. Ова претпоставка важи када је величина региона који се посматра мала у односу на њихову удаљеност од центра гравитације суседних маса. Мала величина особе у односу на полупречник Земље је један такав пример. Насупрот томе, објекти у близини црне рупе, су предмет веома неуниформних гравитационих поља. Ова неуниформна поља у близини гравитационог тела производе локалну снагу привлачења силе плиме (или секундарног ефекат силе гравитације одговорног за плиму и осеку) унутар људског тела и унутар летелице. У близини Земље, ова униформна поља су одговорна за појаву микрогравитације. Зато се за нулту гравитацију често користи и термин микрогравитација, јер нулта гравитација у свемирском броду или у кабини тренажног авиона није „савршена“.
Дуже излагање организма овом окружењу временом може изазвати поремећаје; система равнотеже, метаболизма воде, повраћање, губитак мишићне снаге, а по изласку из његовог дејства, и проблеме са стајањем и ходом. Зато се изучавањем овог стања и мерама заштите поред Агенција за свемирска истраживања бави и ваздухопловнокосмичка медицина.
Основне поставке Тежина је сила којом Земља привлачи неко тело, нпр, космонаута. Када космонаут оде у свемир, где нема или је минимална гравитацијска сила, он нећете имати тежину. Али и даље ће имате масу јер је маса мера количине материјала које садржи неко тело. Наравно маса и тежина су повезани, тежина је производ масе и гравитацијског привлачења. Тежина ће бити већа што је гравитацијска сила већа, али маса се неће променити.
Тежина Сила којом тело, услед гравитационог дејства, делује на непокретни ослонац или затеже нит о коју је обешено назива се тежина. Тежина тела је једнака гравитационој сили која на њега делује и њен интензитет тада је једнак производу масе тела и убрзања земљине теже.
где -{Q}- означава тежину, уместо уобичајене ознаке -{F}- за силу, док је -{m}- маса, -{g}- убрзање земљине теже.
Тежина је сила, векторска величина, која има исти правац и смер као и убрзање земљине теже. Она је за одређену масу тела константа, на истој тачки земљине кугле, исто као и земљино убрзање.
Убрзање земљине теже Физичка константа (g), која описује убрзање изазвано привлачном силом којом Земља делује на било које тело на нултој надморској висини назива се убрзање земљине теже или убрзање силе земљине теже ,CODATA recommended values of the fundamental physical constants:2002, REVIEWS OF MODERN PHYSICS, VOLUME 77, JANUARY 2005
Вредност која је договорена и усвојена за ову величину 9,80665 m·s−2 на Генералној конференцији за тежине и мере 1903. године.
Ова вредност је приближно једнака убрзању слободног пада која се постижу на нивоу мора и око 45° географске ширине. Ова вредност није непроменљива већ зависи од географске ширине, надморске висине па чак и дела дана. Обично се узима приближна вредност 9,81 -{m/s²}-. Гравитација Физичка интеракција која изазива привлачење између тела, а што је последица њихове масе назива се гравитација или сила теже. Она је једна од четири основне силе које делују у природи, представља силу привлачења између материјалних тела свих величина - од атома до планета у галаксијама, звезда у универзуму, итд. Гравитација је сила којом планета Земља привлачи и држи све материјалне ствари (жива бића и предмете) на својој површини и још се назива и Земљина тежа. Сва материјална тела поседују силу гравитације, али су те силе далеко мање него сила Земљине теже која се осећа и на великој удаљености од Земље. Сила гравитације између тела маса i и износи;
где је; [N m2kg-2] — гравитациона константа, — вектор њиховог међусобног положаја. Како не постоји негативна маса (барем засад није откривена), не постоји ни одбојна гравитациона сила.
Нулта гравитација или бестежинско стање Стање у којем не делујући на тело гравитациона сила не изазива узајамни притисак његових саставних делова једно на друго (односно тело не делује на непокретни ослонац или не затеже нит о коју је обешено) назива се нулта гравитација или бестежинско стање.
Активност (дејство) гравитационог поља, било ког тела, као што је Земља, теоретски се простире на произвољно великој удаљености. Њено смањење дејства је у складу са законом универзалне гравитације, и никад не постаје нула. Према томе нулта гравитација нешто што је немогуће због присуства гравитације свуда у универзуму. Међутим, термин нулта гравитација се обично користи као синоним који подразумева ефективно бестежинског стања, занемарујући при томе плима ефекат.
Зато за нулту гравитацију (бестежинско стање) кажемо да оно настаје у условима у којима ефекат гравитације није компензован силом која се у класичној физици зове „реакција подршке" а то се дешава: Ако су објекти далеко од звезде, планете, месеца, или других сличних тела велике масе, тада су они изложени веома малој гравитационој интеракцији са њима. Ако су објекти у тачки која је једнака гравитационом привлачењу из више маса (као што су Лагранжове тачке), они ће доживети нулту гравитацију или када на мало тело делује само гравитација оно може да буде непокретно у односу на два већа тела (нпр. вештачки сателит у односу на Земљу и Месец). Ако су тела близу великих објекта, или се слободно убрзавају ка маси гравитационог убрзања, они су у слободном паду и бестежински су.
У физици, обе ситуације следе од Њутна предложени закон универзалне гравитације, који описује линеарно кретање и каже; ...да два материјална тела у универзуму привлаче једни друге силом која је директно пропорционална производу њихових маса а обрнуто пропорционална квадрату растојања између њихових центара.
Према овом закону, чак и мало повећање растојања између тела ће произвести велики пад гравитационе силе, јер сила опада са квадратом растојања. Када се тело креће од Земљине површине ка локацији бескрајно удаљеној од Земље, гравитациона сила тежи нули а тело бестежинском стању.
У правом смислу, тело може бити без утицаја гравитације или у бестежинском стању само када је бесконачно удаљено од свих осталих објеката. Таква ситуација, (осим за ефекте као што је микрогравитација), не може се разликовати од бестежинског стања због одсуства гравитације из оближњих тела.
... Када је током свемирских летова акцелерациона сила услед гравитације избалансирана са тангенцијалном и силом инерције које је повезане са кретањем летелица кроз простор настаје бестежинско стања - или микрогравитација, (како се често назива) - и има велики утицај на покрете човека у простору и његове физиолошке функције. Стање може бити изазвано, јако кратко време, и на земљи у почетним фазама слободног пада кроз атмосферу или се може генерисати током 12-40 секунди дугог лета авиона у параболи.... (Џон Ернстинг)
То најбоље илуструје ситуације која настаје за време наглог спуштања лифта. Особе у слободном паду доживљавају исти осећај као особе у лифту које не врше притисак ногама или не додирују под лифта већ могу слободно да лебде у њему све док лифт не достигне дно.
Покренута у орбиту око Земље летелица је увек у позицији да падне на њу. Однос је потпуно аналоган са падом лифта. Међутим, падајући ка Земљи, летелице је стално „промашује“ и без досезања до површине, она се креће у орбити око ње. Астронаут унутар орбиталне летелице доживљава бестежинско стања, јер акције и убрзање услед гравитације само по себи не изазивају осећај тежине, јер су све друге врсте сила које изазивају сензације (као што су механички притисак пода или других површина које изазива г-сила убрзања) одсутне. Потпуно и апсолутно бестежинског стања је недостижно, јер летелица је увек под утицајем било спољашњих или унутрашњих сила (у њој и око ње), поред дејства Земљине гравитације. Њих могу да изазову све врсте оперативних система и компоненти летелице, покрети и кретања астронаута, аеродинамичка интеракција летелице са горњим слојевима атмосфере итд.
То можемо описати овако; замислите да падате лифтом при чему благо додирује зидове тунела кроз који се креће лифт.
Ови „узнемиравајући“ фактори проузрокују мала убрзање летелице: љуљање, вибрације, итд. Вредности ових убрзања су милионити делови убрзања изазваних гравитацијом на Земљи. Зато тако мале пертурбација које често мењају резултате неких научних експеримената у свемирским летелицама, треба увек имати у виду, када расту промене унутар кристала у микрогравитацији.
Микрогравитација
У пракси се за нулту гравитацију или бестежинско стање користи термин микрогравитација (µg) која је суштински бестежинско стање, у коме је g-сила напрезања у објектима услед ефекта плиме и осеке, око милионити део оног који влада на површини Земље.
Како би се постигло „стационарно“ (односи се на растојање од Земље или Сунца) микрогравитационо окружење, то захтева путовање у довољно велику „дубину“ свемира, како би се утицај гравитације небеских тела смањио скоро на нулу. Тако нпр да би се смањила тежина тела на један хиљадити део, оне коју тело има на Земљиној површини, потребно је да буде на растојању од ње 200.000 км.
Термин микрогравитација се односи на чињеницу да чак и тамо где је идеално очекивати савршену нулту гравитацију или доживљај бестежинско стања, то у ствари није случај. Другим речима, чак и у системима где се очекује да је тежина нула, или да влада нулта гравитација, у ствари се дешавају мала одступања од идеалног стања, тело је изложено гравитацији (значајно мањој) и ипак поседује малу тежинску вредност. Наиме у свемирском броду гравитација делује истовремено и на човека и на свемирски брод, а будући да у свемиру нема отпора кретању, гравитација привлачи човека и брод потпуно једнаким силама убрзања у истом смеру. Због тога човека ништа не привлачи ни према једном зиду свемирског брода, а не потпуно одсуство дејства гравитације.
центар|400п|мини|Сва материјална тела у Сунчевом систему поседују силу гравитације, али су те силе далеко мање од гравитационе силе Сунца помоћу које оно држи на окупу сва тела. Зато унутар Сунчевог система, (изван гравитације појединих планета), не постоји идеална нулта гравитација, већ су тела изложена значајно мањој-гравитацији (микрогравитацији) и ипак поседује малу тежинску вредност У случају летелице у орбити око Земље, која се креће без потиска, микрогравитација може бити последица следећих фактора: Чак и онда када на човека у свемиру не делује земљина гравитација, ипак је он изложен гравитацији неког другог најближег свемирског тела (нпр кад је тело ван утицаја земљине теже на њега делује Сунчева гравитација која дејствујући на Земљу и остала тела у Сунчевом систему одржава њихово јединство у овом систему). Примарно се радијална гравитациона сила, јавља око објеката који круже на различитим растојањима од центра Земље, различитим радијалним брзинама. То значи да ако особа у орбити (која има једну радијалну брзину) стави ноге на земљу, ноге би снажно привлачиле главу, (нпр као снага плиме). Сви објекти унутар летелице, масама привлаче једни друге, и генеришу резултанту већу од нуле и могу се измерити. Иако је врло разређена, атмосфера између 185 и 1000 км надморске висине ипак има ваздуха у траговима, што доводи до успоравања летелице због трења. Ова ситуација се сматра као терет у правцу кретања.