Материал за закона на Кеплер
Спомняте ли си първия път, когато се возехте в кола (не когато бяхте бебе)? Когато бяхте в движеща се кола, виждахте сякаш дърветата или сградите се движат. По това време може би сте си мислили, че дърветата или сградите се движат, докато вие и колата сте неподвижни. В действителност вие и колата сте се движели, докато дърветата или сградите са неподвижни. Ние всъщност изпитваме това привидно движение или фалшиво движение всеки ден. Всяка сутрин слънцето „изгрява“ на източния хоризонт, след това се движи на запад и „залязва“ на западния хоризонт следобед. По същия начин, през нощта често виждате луната да се движи от изток на запад. Мислили ли сте някога или подозирали ли сте, че слънцето и луната се движат около Земята, докато Земята е неподвижна?
Древните хора (ранната част на н. е.) също са вярвали, че слънцето, луната и други небесни тела се въртят около Земята, докато Земята остава неподвижна. С други думи, Земята се е смятала за център на Вселената (геоцентрична). Това предположение се е основавало на ограничен човешки сетивен опит, който ежедневно е наблюдавал движението на слънцето, луната и звездите, докато Земята е била възприемана като неподвижна. Подобно е, когато сте в движеща се кола и виждате сякаш дърветата или сградите се движат. Тази идея, че Земята е център на Вселената, е изследвана и развита от гръцкия астроном Клавдий Птолемей (100-170 г. сл. Хр.) през втори век сл. Хр. и е била вярвана през следващите 1400 години.
Според Птолемей Земята е в центъра на Слънчевата система. Слънцето и планетите обикалят в кръг (въртене), като центърът на този кръг обикаля около Земята по кръгова траектория (революция).
През 1543 г. полският астроном Николай Коперник (1473–1543) предлага хелиоцентричния модел, в който слънцето е в центъра на Слънчевата система. Планетите, включително Земята, обикалят около кръг (въртене), като центърът на този кръг обикаля около слънцето по кръгова траектория (революция). Коперник има по-напреднали познания от Птолемей, поставяйки слънцето в центъра на Слънчевата система. Въпреки това, Коперник все още използва кръгове като модел за планетарни орбити.
Известният датски астроном на име Тихо Брахе (1546 – 1601) е последният астроном, наблюдавал небесни обекти само с око. След наблюдения от 1576 до 1599 г., Тихо Брахе си сътрудничи с немския астроном Йоханес Кеплер (1571 – 1630), който също е математик. Кеплер е асистент на Тихо Брахе. Сътрудничеството между Тихо Брахе и Кеплер не продължава дълго, тъй като Тихо Брахе умира. След смъртта на Тихо Брахе, Кеплер използва астрономическите данни, получени от неговия учител, и прекарва около двадесет години от живота си в създаване на математически модел, за да обясни движението на планетите.
Първата работа на Кеплер по астрономия, „Мистериите на Вселената“, е публикувана през 1596 г. В нея той се опитва да намери хармония между планетарните орбити на Коперник и наблюденията на Тихо Брахе. Кеплер обаче не успява да намери хармония между моделите, разработени от Коперник и Птолемей, и наблюденията на Тихо Брахе. Затова той изоставя моделите на Птолемея и Коперника и се опитва да намери нов модел. През 1609 г. Кеплер открива, че елипсата съвпада идеално с наблюденията на Тихо Брахе. Кеплер вече не използва кръгове като форма на орбитите на небесните тела, а по-скоро елипси.
Този закон е предложен от Кеплер половин век преди Исак Нютон да представи своите три закона за движението и закона за всемирното привличане.
Първият закон на Кеплер
Пътят на всяка планета, докато обикаля около слънцетоi, елипсовидна форма, където слънцето се намира в един от фокусите.
Вторият закон на Кеплер
Въображаема линия, свързваща слънцето с планета, обхваща равни площи през равни интервали от време.
Третият закон на Кеплер
Съотношението на квадрата на периода към куба на средното разстояние на планетата от слънцето (T2/r3) е константа и стойността ѝ е еднаква за всички планети.
