Materijal o Keplerovim zakonima
Sjećate li se svoje prve vožnje automobilom (ne kad ste bili beba)? Kada ste bili u automobilu u pokretu, vidjeli ste kao da se drveće ili zgrade kreću. U to vrijeme, možda ste mislili da se drveće ili zgrade kreću, dok ste vi i automobil mirovali. U stvarnosti, vi i automobil ste se kretali, dok su drveće ili zgrade mirovali. Mi zapravo doživljavamo ovo prividno kretanje ili lažno kretanje svaki dan. Svako jutro sunce "izlazi" na istočnom horizontu, zatim se kreće prema zapadu i "zalazi" na zapadnom horizontu popodne. Slično tome, noću često vidite mjesec kako se kreće od istoka prema zapadu. Jeste li ikada pomislili ili posumnjali da se sunce i mjesec kreću oko Zemlje, dok Zemlja miruje?
Drevni ljudi (rani period nove ere) također su vjerovali da se Sunce, Mjesec i druga nebeska tijela okreću oko Zemlje, dok Zemlja ostaje nepomična. Drugim riječima, Zemlja se smatrala središtem svemira (geocentrična). Ova pretpostavka zasnivala se na ograničenom ljudskom senzornom iskustvu, koje je svakodnevno promatralo kretanje Sunca, Mjeseca i zvijezda, dok se Zemlja doživljavala kao nepomična. Slično je kao kada ste u automobilu u pokretu, vidite kao da se drveće ili zgrade kreću. Ovu ideju da je Zemlja središte svemira istražio je i razvio grčki astronom Klaudije Ptolomej (100-170. godine nove ere) u drugom vijeku nove ere i vjerovalo se u nju sljedećih 1400 godina.
Prema Ptolomeju, Zemlja se nalazi u središtu Sunčevog sistema. Sunce i planete kruže u krugu (rotacija), pri čemu centar ovog kruga kruži oko Zemlje po kružnoj putanji (revolucija).
Godine 1543. poljski astronom Nikola Kopernik (1473–1543) predložio je heliocentrični model, u kojem se Sunce nalazi u središtu Sunčevog sistema. Planete, uključujući Zemlju, kruže oko kruga (rotacija), pri čemu središte ovog kruga kruži oko Sunca po kružnoj putanji (revolucija). Kopernik je imao naprednije razumijevanje od Ptolomeja, smještajući Sunce u središte Sunčevog sistema. Međutim, Kopernik je i dalje koristio krugove kao model za planetarne orbite.
Slavni danski astronom po imenu Tycho Brahe (1546 – 1601) bio je posljednji astronom koji je posmatrao nebeske objekte koristeći samo oko. Nakon posmatranja od 1576. do 1599. godine, Tycho Brahe je potom sarađivao s njemačkim astronomom Johannesom Keplerom (1571 – 1630), koji je također bio matematičar. Kepler je bio Tycho Braheov asistent. Saradnja između Tycha Brahea i Keplera nije dugo trajala jer je Tycho Brahe umro. Nakon Tycho Braheove smrti, Kepler je koristio astronomske podatke koje je dobio njegov učitelj i proveo je oko dvadeset godina svog života stvarajući matematički model kako bi objasnio kretanje planeta.
Keplerovo prvo djelo iz astronomije, Misterije svemira, objavljeno je 1596. godine. U njemu je pokušao pronaći sklad između Kopernikovih planetarnih orbita i Tycho Braheovih zapažanja. Međutim, Kepler nije uspio pronaći sklad između modela koje su razvili Kopernik i Ptolomej i Tycho Braheovih zapažanja. Stoga je napustio Ptolomejeve i Kopernikanske modele i pokušao pronaći novi model. Godine 1609. Kepler je otkrio da elipsa savršeno odgovara Tycho Braheovim zapažanjima. Kepler više nije koristio krugove kao oblik orbita nebeskih tijela, već elipse.
Ovaj zakon je Kepler iznio pola stoljeća prije nego što je Isaac Newton iznio svoja tri zakona kretanja i univerzalni zakon gravitacije.
Keplerov prvi zakon
Putanja svake planete dok kruži oko Suncai, eliptičnog oblika, gdje se Sunce nalazi u jednoj od žiža.
Keplerov drugi zakon
Zamišljena linija koja spaja Sunce sa planetom opisuje jednake površine tokom jednakih vremenskih intervala.
Keplerov treći zakon
Odnos kvadrata perioda i kuba prosječne udaljenosti planete od Sunca (T2/r3) je konstantna i njena vrijednost je ista za sve planete.
