Materi Hukum Kepler
Masih ingat kenangan pertama kali menumpang mobil (tidak ketika anda masih bayi) ? Pada saat berada di dalam mobil yang sedang bergerak, anda melihat seolah-olah pohon atau bangunan bergerak. Pada saat itu anda mungkin berpikir pohon-pohon atau bangunan tersebut bergerak, sedangkan anda dan mobil diam. Kenyataannya anda dan mobil bergerak, sedangkan pohon-pohon atau bangunan diam. Pengalaman mengenai gerak semu atau gerak palsu ini sebenarnya kita alami setiap hari. Setiap pagi “matahari terbit” di ufuk timur lalu bergerak ke barat dan “terbenam” di ufuk barat pada sore hari. Demikian juga pada malam hari, anda sering melihat bulan bergerak dari timur ke barat. Apakah anda pernah berpikir atau menduga bahwa matahari dan bulan bergerak mengelilingi bumi, sedangkan bumi diam ?
Manusia yang hidup pada jaman dahulu (awal masehi) juga menganggap matahari, bulan dan benda angkasa lainnya bergerak mengelilingi bumi, sedangkan bumi diam. Dengan kata lain, bumi dianggap sebagai pusat alam semesta (geosentris). Anggapan ini didasarkan pada pengalaman indrawi manusia yang terbatas, yang setiap hari mengamati matahari, bulan dan bintang bergerak, sedangkan bumi dirasakan diam. Mirip seperti ketika berada di dalam mobil yang sedang bergerak, anda melihat seolah-olah pohon-pohon atau bangunan bergerak. Anggapan bahwa bumi merupakan pusat alam semesta ini diteliti dan dikembangkan oleh astronom Yunani, Claudius Ptolemeus (100-170 M) pada abad kedua Masehi dan dipercaya selama 1400 tahun berikutnya.
Menurut Ptolemeus, bumi berada di pusat tatasurya. Matahari dan planet-planet mengelilingi sebuah lingkaran (gerak rotasi) di mana pusat lingkaran ini mengelilingi bumi dalam lintasan melingkar (gerak revolusi).
Pada tahun 1543, astronom Polandia bernama Nicolaus Copernicus (1473 – 1543) mengusulkan model heliosentris, di mana matahari berada di pusat tatasurya. Planet-planet termasuk bumi mengelilingi sebuah lingkaran (gerak rotasi) di mana pusat lingkaran ini mengelilingi matahari dalam lintasan melingkar (gerak revolusi). Copernicus memiliki pemahaman yang lebih maju dari Ptolemeus karena menempatkan matahari pada pusat tatasurya. Walaupun demikian, Copernicus masih menggunakan lingkaran sebagai bentuk lintasan gerak planet.
Seorang astronom terkenal dari Denmark bernama Tycho Brahe (1546 – 1601) merupakan astronom terakhir yang mengamati benda langit hanya menggunakan mata. Setelah melakukan pengamatan sejak tahun 1576 sampai tahun 1599, selanjutnya Tycho Brahe bekerja sama dengan seorang astronom Jerman, Johannes Kepler (1571 – 1630), yang juga seorang matematikawan. Kepler merupakan asisten Tycho Brahe. Kerja sama antara Tycho Brahe dan Kepler berlangsung tidak lama karena Tycho Brahe meninggal dunia. Setelah Tycho Brahe meninggal dunia, Kepler menggunakan data astronomi yang diperoleh gurunya tersebut dan menghabiskan waktu hidupnya selama sekitar dua puluh tahun untuk menciptakan model matematika untuk menjelaskan gerakan planet-planet.
Karya pertama Kepler dalam bidang astronomi berjudul The Mysteri of the Universe diterbitkan pada tahun 1596. Di dalam buku itu, ia berusaha mencari suatu keselarasan antara orbit-orbit planet menurut Copernicus dengan hasil pengamatan Tycho Brahe. Akan tetapi Kepler tidak berhasil menemukan keselarasan antara model yang dikembangkan oleh Copernicus maupun Ptolemeus dengan hasil pengamatan Tycho Brahe. Oleh karena itu ia meninggalkan model Ptolemeus dan Copernicus lalu berusaha mencari model baru. Pada tahun 1609, Kepler menemukan ternyata elips sangat cocok dengan hasil pengamatan Tycho Brahe. Kepler tidak lagi menggunakan lingkaran sebagai bentuk lintasan benda langit melainkan elips.
Hukum ini dikemukakan Kepler setengah abad sebelum Isaac Newton mengajukan ketiga hukum tentang gerak dan hukum gravitasi umum.
Hukum I Kepler
Lintasan setiap planet ketika mengelilingi matahari, berbentuk elips, di mana matahari terletak pada salah satu fokusnya.
Hukum II Kepler
Garis khayal yang menghubungkan matahari dengan planet, menyapu luasan yang besarnya sama, selama selang waktu yang sama.
Hukum III Kepler
Perbandingan kuadrat periode terhadap pangkat tiga jarak rata-rata planet dengan matahari (T2/r3) adalah konstan dan nilainya sama untuk semua planet.
