Material de la llei de Kepler
Recordes la primera vegada que vas anar en cotxe (no quan eres un nadó)? Quan anaves en un cotxe en moviment, veies com si els arbres o els edificis es moguessin. En aquell moment, podries haver pensat que els arbres o els edificis es movien, mentre tu i el cotxe estàveu quiets. En realitat, tu i el cotxe us moveu, mentre els arbres o els edificis estaven quiets. De fet, experimentem aquest moviment aparent o fals moviment cada dia. Cada matí el sol "surt" a l'horitzó est, després es mou cap a l'oest i es "pon" a l'horitzó oest a la tarda. De la mateixa manera, a la nit, sovint veus la lluna moure's d'est a oest. Has pensat o sospitat mai que el sol i la lluna es mouen al voltant de la Terra, mentre la Terra està quieta?
Els humans antics (principis dC) també creien que el sol, la lluna i altres cossos celestes giraven al voltant de la Terra, mentre que la Terra romania estacionària. En altres paraules, la Terra es considerava el centre de l'univers (geocèntrica). Aquesta suposició es basava en l'experiència sensorial humana limitada, que observava diàriament el sol, la lluna i les estrelles en moviment, mentre que la Terra es percebia com a estacionària. És similar a quan vas en un cotxe en moviment, veient com si els arbres o els edificis s'estiguessin movent. Aquesta idea que la Terra és el centre de l'univers va ser investigada i desenvolupada per l'astrònom grec Claudi Ptolemeu (100-170 dC) al segle II dC i es va creure durant els següents 1400 anys.
Segons Ptolemeu, la Terra es troba al centre del sistema solar. El Sol i els planetes orbiten en cercle (rotació), i el centre d'aquest cercle orbita la Terra en una trajectòria circular (revolució).
El 1543, l'astrònom polonès Nicolau Copèrnic (1473–1543) va proposar el model heliocèntric, en què el sol es troba al centre del sistema solar. Els planetes, inclosa la Terra, orbiten un cercle (rotació), i el centre d'aquest cercle orbita el sol en una trajectòria circular (revolució). Copèrnic tenia una comprensió més avançada que Ptolemeu, i situava el sol al centre del sistema solar. Tanmateix, Copèrnic encara utilitzava els cercles com a model per a les òrbites planetàries.
Un famós astrònom danès anomenat Tycho Brahe (1546-1601) va ser l'últim astrònom a observar objectes celestes utilitzant només l'ull. Després de fer observacions del 1576 al 1599, Tycho Brahe va col·laborar amb un astrònom alemany, Johannes Kepler (1571-1630), que també era matemàtic. Kepler va ser l'assistent de Tycho Brahe. La col·laboració entre Tycho Brahe i Kepler no va durar gaire perquè Tycho Brahe va morir. Després de la mort de Tycho Brahe, Kepler va utilitzar les dades astronòmiques obtingudes pel seu mestre i va dedicar uns vint anys de la seva vida a crear un model matemàtic per explicar el moviment dels planetes.
La primera obra de Kepler en astronomia, Els misteris de l'univers, es va publicar el 1596. En ella, va intentar trobar una harmonia entre les òrbites planetàries de Copèrnic i les observacions de Tycho Brahe. Tanmateix, Kepler no va aconseguir trobar una harmonia entre els models desenvolupats per Copèrnic i Ptolemeu i les observacions de Tycho Brahe. Per tant, va abandonar els models ptolemaic i copernicà i va intentar trobar un nou model. El 1609, Kepler va descobrir que l'el·lipse coincidia perfectament amb les observacions de Tycho Brahe. Kepler ja no utilitzava cercles com a forma de les òrbites dels cossos celestes, sinó el·lipses.
Aquesta llei va ser proposada per Kepler mig segle abans que Isaac Newton presentés les seves tres lleis del moviment i la llei de la gravitació universal.
Primera llei de Kepler
La trajectòria de cada planeta mentre orbita al voltant del Soli, de forma el·líptica, on el sol es troba en un dels focus.
Segona llei de Kepler
Una línia imaginària que connecta el Sol amb un planeta escombra àrees iguals durant intervals de temps iguals.
Tercera llei de Kepler
La relació entre el quadrat del període i el cub de la distància mitjana del planeta al sol (T2/r3) és constant i el seu valor és el mateix per a tots els planetes.
