Newtonov zakon gravitacije
Sve do pojave Newtona smatralo se da samo Zemlja ima svojstvo privlačenja tijela u svojoj blizini. Newton je pokazao da je međusobno privlačenje tijela u prirodi opće svojstvo svih tijela koja imaju masu. Sila koja opisuje ovo međusobno privlačenje tijela zove se gravitaciona sila. Pri formuliranju zakona opće gravitacije, Newton je koristio Keplerove zakone kretanja planeta. Na osnovu njih i svojih zakona dinamike dao je matematički izraz za silu koja uzrokuje kretanje planeta oko Sunca. Izvor ove centralne gravitacione sile je Sunce. Genijalnom intuicijom Newton je uočio da zakon gravitacije ne određuje samo kretanje planeta oko Sunca, nego da je gravitaciono međudjelovanje fundamentalno međudjelovanje tijela i da se javlja između bilo koja dva materijalna tijela. Matematičkim razmatranjima došao je do zaključka da:
Sila kojom se privlače dva tijela proporcionalna je njihovim masama, a obrnuto proporcionalna kvadratu njihovog rastojanja.
γ - univerzalna gravitaciona konstanta
Vrijednost konstante eksperimentalno je odredio Henry Cavendish 1798. godine i iznosi: γ=6,67·10-11 Nm2⁄kg2.
Gravitaciono polje
Prostor oko nekog tijela s masom u kojem na druga tijela koja imaju masu djeluje gravitaciona sila tog tijela zovemo gravitaciono polje. Kažemo da prvo tijelo stvara oko sebe gravitaciono polje i da to polje djeluje silom na drugo tijelo. Isto važi i za drugo tijelo koje djeluje silom na prvo tijelo. Jačina gravitacionog polja (J), vektor u nekoj tački brojno je jednaka gravitacionoj sili kojom ono djeluje na jedinicu mase. 
Jačina gravitacionog polja Zemlje (ili nekog drugog tijela) je vektorska veličina orijentisana ka Zemljinom centru. Dimenzije jačine gravitacionog polja Zemlje iste su kao i dimenzije ubrzanja Zemljine teže g.
Gravitaciono polje Zemlje je radijalno. Na slici su strelicama označene silnice gravitacionog polja koje svojom gustoćom prikazuju jačinu gravitacionog polja u nekom dijelu prostora.
Na tijelo mase m koje se nalazi na površini Zemlje djeluje sila teže iznosa Fg=m·g, okomito prema središtu Zemlje (II Newtonov zakon).
Sila teže je, zapravo, gravitaciona sila kojom Zemlja privlači sva tijela na površini ili iznad površine. Prema III Newtonovom zakonu, svako od tih tijela privlači Zemlju silom jednakog iznosa, ali suprotne orijentacije.
Silu teže možemo izraziti pomoću općeg zakona gravitacije: 
pri čemu je Rz udaljenost tijela na površini Zemlje od njenog središta, tj. poluprečnik Zemlje.
Iz zadnja dva izraza slijedi da je: 
pri čemu je g akceleracija tijela mase m u gravitacionom polju Zemlje, mase Mz na udaljenosti Rz.
Iz gornjeg izraza za akceleraciju sile teže uočavamo da g ovisi o udaljenosti tijela od središta Zemlje.
Zato je akceleracija sile teže na ekvatoru manja od akceleracije sile teže na polu, s obzirom na to da je Zemlja geoid tj. spljoštena na polovima, a izbočena na ekvatoru: gE=9.78 m⁄s2 gP=9.83 m⁄s2.
Takođe zaključujemo da ubrzanje sile teže opada sa visinom.
Ako se tijelo nalazi na visini h iznad površine Zemlje, ovisnost akceleracije sile teže o visini možemo matematički predstaviti izrazom: 
Kosmičke brzine
Mjesec je tijelo koje se kreće oko Zemlje i nazivamo ga Zemljinim satelitom. On je prirodan Zemljin satelit. Neko tijelo može postati vještački satelit ako ga s određene visine iznad Zemljine površine izbacimo u horizontalnom smjeru dovoljno velikom brzinom.
Kada bismo iz tačke A, koja je na nekoj visini h iznad Zemlje, bacili tijelo horizontalno, ono bi palo na površinu Zemlje opisujući parabolu. Ukoliko bismo povećali brzinu, putanja tijela bi bila sve ispupčenija a domet sve veći, sve do brzine od 7,9 km/s kada tijelo uopšte ne bi palo na Zemlju nego bi njegova putanja bila kružnica i tijelo bi postalo vještački satelit.
Brzina v=7,9 km⁄s zove se prva kosmička brzina ili brzina kruženja oko Zemlje i može se jednostavno izračunati.
Pri kretanju satelita oko Zemlje ulogu centripetalne sile ima gravitaciona sila kojom Zemlja djeluje na satelit. Neka je poluprečnik Zemlje R, a visina h zanemariva u odnosu na poluprečnik. Ranije smo vidjeli da je gravitaciona sila zapravo sila teže, tako da možemo pisati: 
Kada u ovaj izraz uvrstimo g=9,81 m/s2 i R=6370 km, dobit' ćemo da je prva kosmička brzina na maloj visini iznad Zemlje v=7,9 km/s.
Ako bi se brzina izbacivanja povećala, tijelo bi obilazilo Zemlju po elipsi koje bi bila izduženija što je brzina veća. Pri tome bi Zemlja bila u fokusu elipse. Kada bi brzina bila veća od 11,2 km/s staza po kojoj bi se tijelo kretalo bi prešla u hiperbolu; tijelo se oslobađa Zemljinog privlačenja, odlazi u svemirski prostor i postaje satelit Sunca. Brzina v=11,2 km⁄s zove se druga kosmička brzina.
Ovu brzinu možemo izračunati iz zakona očuvanja kinetičke i gravitacione potencijalne energije. 
Dalje, postoje i treća kosmička brzina; to je najmanja brzina koju treba dati tijelu da bi ono izašlo iz zone dejstva Sunca - pod najpovoljnijim uslovima ona iznosi 16 km⁄s i četvrta kosmička brzina, a ona je najmanja brzina kojom tijelo mora biti izbačeno da bi izašlo van zone naše galaksije i prema proračunu ona iznosi 290 km⁄s.
Napomenimo da je još u 17. stoljeću Newton ukazao na mogućnost lansiranja satelita ispaljivanjem sa vrha visoke planine brzinom preko 9 km⁄s, ali nisu postojale snažne rakete da ga izbace. Prvi vještački satelit izbačen je 1957. godine, prvi kosmonaut bio je Gagarin (1961), a prvi kosmički brod koji se spustio na Mjesec sa ljudskom posadom bio je Apolo 11 (1969).
Vještački sateliti se na svoju putanju dopremaju pomoću jakih raketa na visinu najmanje 200 km zbog prisustva zemljine atmosfere. Kada se kosmički brod izbacuje na drugo nebesko tijelo, npr. Mjesec potrebno je savladati niz tehničkih problema; u blizini Mjeseca treba usporiti brzinu. Rakete Lunik 1 i Pionir 4 (1959) su promašile metu, projurile pored Mjeseca te skrenule na putanju oko Sunca.
Morske mijene: plima i oseka
Plima i oseka pojavljuju se zbog gravitacionog djelovanja Mjeseca i Sunca na Zemlju, te zbog rotacije Zemlje. Plima je podizanje, a oseka opadanje razine mora i okeana. Plima se javlja istovremeno na suprotnim dijelovima Zemlje. Zbog Zemljine rotacije područja plime i oseke izmjenjuju se svakih 6 sati.
Na slikama ispod vidimo istovremeno djelovanje Mjeseca i Sunca na morske mijene i to: za vrijeme mladog i punog Mjeseca kada se Sunčevo i Mjesečevo plimno djelovanje sabiraju, te za vrijeme prve i posljednje četvrtine kada je ukupno djelovanje Mjeseca i Sunca najslabije. 
Uticaj na plimu i oseku je najjači u vrijeme mladog i punog Mjeseca jer je njegov uticaj pojačan uticajem položaja Sunca s obzirom na Zemlju - Sunce, Zemlja i Mjesec tada se nalaze u ravnini. Koliko će plima i oseka biti jake ovisi takođe i o promjeni udaljenosti između Mjeseca i Zemlje. Plima i oseka jačaju kada se Mjesec nalazi u perigeju, a slabe kada je u apogeju.