Satürn Güneş Sistemindeki en etkileyici halka sistemine sahip gezegendir. Satürn'ün halkaları ilk kez 1610'da Galileo Galilei tarafından fark edilmiş; ancak 1655'te Christiaan Huygens tarafından tanımlanmışlardır. Gezegen halkalarının bilinen yapısına uygun olarak, birbirinden bağımsız hareket eden çok sayıda küçük 'toz', 'buz' ve 'kaya' parçacığının Satürn ve uydularının çekim etkileri ile sürekli denetim altında tutulması sayesinde şeklini koruyan dinamik bir sistem oluştururlar.
Kütleçekim ya da çekim kuvveti, kütleli her şeyin gezegenler, yıldızlar ve galaksiler de dahil olmak üzere birbirine doğru hareket ettiği doğal bir fenomendir. Enerji ve kütle eşdeğer olduğu için ışık da dahil olmak üzere her türlü enerji kütleçekime neden olur ve onun etkisi altındadır.
Gök mekaniğinde yörünge veya yörünge hareketi, bir gezegenin yıldız etrafındaki veya bir doğal uydunun gezegen etrafındaki veya bir gezegen, doğal uydu, asteroit veya lagrange noktası gibi uzaydaki bir nesne veya konum etrafındaki yapay uydunun izlediği kavisli bir yoldur. Yörünge, düzenli olarak tekrar eden bir yolu tanımlamakla birlikte, tekrar etmeyen bir yolu da ifade edebilir. Gezegenler ve uydular Kepler'in gezegensel hareket yasalarında tanımlandığı gibi, kütle merkezi elips biçiminde izledikleri yolun odak noktasında olacak şekilde yaklaşık olarak eliptik yörüngeleri takip ederler.
Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.
Cüce gezegen, doğrudan Güneş etrafında hareket ettiği bir yörüngede bulunan, bu nedenle başka bir cismin doğal uydusu olmayan, kütleçekimsel olarak yuvarlak olacak kadar büyük, ancak Güneş Sistemi'nin sekiz klasik gezegeni gibi yörünge baskınlığı elde etmek için yetersiz olan küçük gezegen kütleli bir cisimdir. En tipik cüce gezegen örneği, 2006 yılında "cüce" kavramı benimsenmeden önce onlarca yıl boyunca bir gezegen olarak kabul edilen Plüton'dur.
Ağırlık, bir cisme uygulanan kütleçekim kuvvetidir. Ağırlığın birimi newton'dur ve simgesi 'N' olarak gösterilir. Bir kiloluk bir cisim dünyada yaklaşık 9,8 Newtondur. Ölçü aracı dinamometredir. Kütleçekim kuvveti, çekim merkezinden uzaklaştıkça azalacağından Dünya'nın geoit şeklinden dolayı kutuplara gidildikçe artar, ekvatora gidildikçe azalır..
Arşimet prensibi, bir sıvı içindeki katı bir cismin, taşırdığı sıvının ağırlığına eşit bir batmazlık kuvveti ile yukarıya itildiğini belirtir. Ünlü bir deneyde Arşimet, aynı kütledeki altın bir taç ile bir altın külçesinin taşıracakları su miktarlarının aynı olması gerektiğini ileri sürmüş ve bunu doğrulayamayınca tacın saf altın olmadığını anlamıştır.
Fizikte, kurtulma hızı kütleçekim alanındaki herhangi bir cismin kinetik enerjisinin söz konusu alana bağıl potansiyel enerjisine eşit olduğu andaki hızıdır. Genellikle üç boyutlu bir uzayda bulunan cismin kendisini etkileyen kütleçekim alanından kurtulabilmesi için ulaşması gereken sürati ifade eder.
Kepler'in gezegensel hareket yasaları, Güneş Sisteminde bulunan gezegenlerin hareketlerini açıklayan üç matematiksel yasadır. Alman matematikçi ve astronom Johannes Kepler (1572-1630) tarafından keşfedilmişlerdir.
Gök mekaniğinde, Lagrange noktaları ortak kütle merkezi etrafında dönen, biri genellikle diğerinden çok daha küçük, iki kütlenin yarattığı potansiyelin denge noktalarıdır. Lagrange noktaları iki cismin yarattığı kütleçekim kuvvetinin, dönmeden kaynaklanan merkezkaç kuvveti ile birbirlerini götürdükleri noktalardır.
Ağırlıksızlık ya da ağırlığın yokluğu aslında dışarıdan uygulanan kuvvetler, genellikle yerden koltuktan yataktan vb. uygulanan temas gerektiren kuvvetler, sonucu oluşan baskı ve gerilmenin yokluğudur. Sezgilere aykırı bir şekilde düzgün kütleçekimsel kuvvet tek başına gerilmeye ve baskıya neden olmaz ve b tip bir kuvvetin bulunduğu ortamda serbest düşüşte olan bir cisim g- kuvveti algılamaz ve ağırlıksız hisseder. Bu ayrıca sıfır g- kuvveti olarak adlandırılır. Cisimler kütleçekimi dışındaki kuvvetlere maruz kaldığında, santrifüjde ya da dönen bir uzay istasyonunda ya da roketleri ateşlenen bir uzay mekiğinde, kuvvet cismin eylemsizliğini bastırdığından ağırlık hissi oluşur. Bu tip durumlarda, ağırlık hissi, kütleçekimsel alan sıfır dahi olsa baskı durumu ile oluşabilir. Bu tip durumlarda g kuvveti hissedilir ve cisimler ağırlıksız değildir. Kütleçekimsel alan düzgün olmadığında serbest düşüşteki bir cisim gelgitsel kuvvetler hissedecektir ve cisim baskısız değildir. Bir karadeliğin yanında bu tip gelgitsel kuvvetler çok güçlü olabilir. Dünya göz önüne alındığında bu tip kuvvetler oldukça küçüktür. Özellikle de küçük boyutlu cisimler için. Örneğin insan vücudu veya bir uzaymekiği için. Ve bu durumlarda genel ağırlıksızlık hissi korunmuş olur. Bu durum mikroyerçekimi olarak da bilinir ve yörüngede dolanan uzay mekiklerinde oldukça yaygındır.
Kütle ve ağırlık birbirlerinden farklı kavramlara ve özelliklere sahiptir. Ağırlık, temel birimi Newton (N) olan ve yerçekimi tarafından cisme etki eden kuvvet olarak tanımlanırken, kütlenin temel birimi kilogramdır (kg) ve maddenin miktarı veya enerjisi ile ilgili bir büyüklüktür.
Birtakım dinamik denklemler, normal şartlar altında yerçekimi kuvvetinin etkisiyle hareket etmekte olan cisimlerin doğrultularını tanımlamaktadır. Örneğin; Newton'un genel yerçekimi yasası,F = mg.(m cismin kütlesi). Bu varsayım dünya yüzeyinden kısa mesafede düşmekte olan cisimler için kabul edilmesine karşın uzun mesafede serbest düşüş yapan cisimler, için tam olarak doğru değildir.
"Yörünge bölgesini temizleme", bir gök cisminin yörüngesi etrafında kütleçekimsel olarak baskın hale gelmesini ve doğal uyduları ya da kütleçekimsel etkisi altında olanlar dışında, kendi boyutuna yakın başka hiçbir cismin yörüngesinde bulunmamasını tanımlar.
Yörünge mekaniği veya astrodinamik, roketler ve diğer uzay araçlarının hareketini ilgilendiren pratik problemlere, balistik ve gök mekaniğinin uygulamasıdır. Bu nesnelerin hareketi genellikle Newton'un hareket kanunları ve Newton'un evrensel çekim yasası ile hesaplanır. Bu, uzay görevi tasarımı ve denetimi altında olan bir çekirdek disiplindir. Gök mekaniği; daha genel olarak yıldız sistemleri, gezegenler, uydular ve kuyruklu yıldızlar gibi kütle çekimi etkisinde bulunan yörünge sistemleri için geçerlidir. Yörünge mekaniği; uzay araçlarının yörüngelerine ait yörünge manevraları, yörünge düzlemi değişiklikleri ve gezegenler arası transferler gibi kavramlara odaklanır ve itici manevralar sonuçlarını tahmin etmek için görev planlamacıları tarafından kullanılır. Genel görelilik teorisi, yörüngeleri hesaplamak için Newton yasalarından daha kesin bir teoridir ve doğru hesaplar yapmak ya da yüksek yerçekimini ihtiva eden durumlar söz konusu olduğunda bazen gereklidir.
Bir uzay sistemi olan ikili sistem, gezegen ya da gök cisminin etrafında dönen uyduların dönme prensibine uymayan ve her iki gök cismin kütlesinin de birbirine eşit/yakın olmasından dolayı birbiri etrafında dönmesi durumuna verilen addır. Bir doğal uydunun kütlesi, etrafında döndüğü gezegen ya da gök cismin kütlesinden düşüktür, bu nedenle de onun yörüngesinde döner. Ancak ikili sistemlerde cisimlerin kütlelerinde eşitlik ya da yakınlığın olması, onları etrafında dönen (uydu) ve dönülen olmaktan çıkarır ve ikili sistem yapar.
Hill küresi (yarıçapına Hill yarıçapı denir), bir gök cisminin, etrafında döndüğü daha büyük kütleli başka bir cismin tedirginliğine göre kütleçekimsel etki alanının hesaplanmasında kullanılan yaygın bir modeldir. Bir astronomik cismin (m), diğer cisimlerin, özellikle de birincil cisim (M) üzerindeki kütleçekim etkisini hesaplamak için yaygın olarak kullanılan bir modeldir. Bazen, Laplace küresi ya da Roche küresi olarak adlandırılan diğer kütleçekim etkisi modelleriyle karıştırılır. Roche küresi adıyla anıldığında Roche limiti ile karışıklığa neden olur. Amerikalı astronom George William Hill tarafından Fransız astronom Édouard Roche'un çalışmalarına dayanılarak tanımlanmıştır.
Gelgit kuvveti veya gelgit oluşturan kuvvet, bir cismi, diğer cisimden gelen yerçekimi alanındaki güçteki uzamsal değişimler nedeniyle başka bir cismin kütle merkezine doğru veya bundan uzağa doğru uzatan bir yerçekimi etkisidir. Katı dünya gelgitleri, gelgit kilitlenmesi, gök cisimlerinin parçalanması ve Roche sınırı dahilinde halka sistemlerinin oluşumu ve aşırı durumlarda nesnelerin spagettileşmesi dahil olmak üzere gelgitlerden ve buna bağlı diğer etkilerin oluşumundan sorumludur. Bunun nedeni, bir cismin bir diğerinin uyguladığı yerçekimi alanının, o cismin parçaları arasında sabit olmaması nedeniyle yakın kısmın, uzak kısma göre daha güçlü bir şekilde çekilmesidir. Oluşan bu fark yakın tarafta pozitif, uzak tarafta ise negatiftir, bu da nesnenin gerilmesine neden olmaktadır. Bu nedenle gelgit kuvveti aynı zamanda diferansiyel kuvvet, artık kuvvet veya yerçekimi alanının ikincil etkisi olarak da bilinmektedir.
Çift gezegen, astronomide iki adet gezegen veya gezegen kütleli nesneden oluştuğu ve bunların ortak ağırlık merkezinin her iki cismin de dışında yer aldığı ikili bir uydu sistemidir.
Astronomide gezegensel kütle, gezegen benzeri astronomik cisimlerin kütlesinin bir ölçüsüdür. Güneş Sistemi içindeki gezegenler genellikle kütle biriminin Güneş'in kütlesi (M☉) olduğu astronomi birimler sisteminde ölçülür. Ötegezegenlerin incelenmesinde ise ölçü birimi olarak genellikle büyük gaz devleri için Jüpiter'in kütlesi (MJ) ve daha küçük kayalık karasal gezegenler için Dünya'nın kütlesi (M🜨) kullanılır.
