Efni um lögmál Keplers
Manstu eftir fyrsta skipti sem þú ókst í bíl (ekki þegar þú varst ungbarn)? Þegar þú varst í bíl á ferð sástu eins og tré eða byggingar væru að hreyfast. Þá gætirðu hafa haldið að trén eða byggingarnar væru að hreyfast á meðan þú og bíllinn voruð kyrr. Í raun voruð þú og bíllinn að hreyfast á meðan trén eða byggingarnar voru kyrr. Við upplifum þessa sýnilegu hreyfingu eða fölsku hreyfingu á hverjum degi. Á hverjum morgni „rís“ sólin á austurssjóndeildarhringnum, færist síðan í vestur og „setur“ á vesturssjóndeildarhringnum síðdegis. Á sama hátt sérðu oft tunglið hreyfast frá austri til vesturs á nóttunni. Hefur þú einhvern tíma hugsað eða grunað að sólin og tunglið hreyfist umhverfis jörðina á meðan jörðin er kyrr?
Fornmenn (snemma á árunum e.Kr.) trúðu einnig að sólin, tunglið og önnur himintungl snerust um jörðina, en jörðin stæði kyrr. Með öðrum orðum, jörðin var talin vera miðja alheimsins (landmiðja). Þessi ályktun byggðist á takmörkuðum skynjunarhæfileikum manna, sem fylgdust daglega með sólinni, tunglinu og stjörnunum á hreyfingu, en jörðin var skynjuð sem kyrrstæð. Það er svipað og þegar maður er í bíl á ferð, þar sem tré eða byggingar eru á hreyfingu. Þessi hugmynd um að jörðin sé miðja alheimsins var rannsökuð og þróuð af gríska stjörnufræðingnum Claudius Ptolemy (100-170 e.Kr.) á annarri öld e.Kr. og var trúað á hana næstu 1400 árin.
Samkvæmt Ptólemajosi er jörðin í miðju sólkerfisins. Sólin og reikistjörnurnar ganga í hring (snúningur), þar sem miðja þessa hrings gengur í hringlaga braut um jörðina (byltingu).
Árið 1543 lagði pólski stjörnufræðingurinn Nikulás Kópernikus (1473–1543) til sólmiðjulíkanið, þar sem sólin er í miðju sólkerfisins. Reikistjörnurnar, þar á meðal jörðin, snúast um hring (snúning), þar sem miðja þessa hrings gengur um sólina í hringlaga braut (byltingu). Kópernikus hafði lengra komna þekkingu en Ptólemajos og setti sólina í miðju sólkerfisins. Hins vegar notaði Kópernikus enn hringi sem fyrirmynd fyrir brautir reikistjarna.
Frægur danskur stjörnufræðingur að nafni Tycho Brahe (1546 – 1601) var síðasti stjörnufræðingurinn sem rannsakaði himintungl með auganu eingöngu. Eftir að hafa gert athuganir frá 1576 til 1599 vann Tycho Brahe síðan með þýskum stjörnufræðingi, Johannes Kepler (1571 – 1630), sem einnig var stærðfræðingur. Kepler var aðstoðarmaður Tycho Brahe. Samstarf Tycho Brahe og Kepler varði ekki lengi því Tycho Brahe lést. Eftir andlát Tycho Brahe notaði Kepler stjarnfræðileg gögn sem kennari hans hafði aflað sér og eyddi um tuttugu árum af lífi sínu í að búa til stærðfræðilíkan til að útskýra hreyfingu reikistjarnanna.
Fyrsta stjörnufræðirit Keplers, Leyndardómar alheimsins, var gefið út árið 1596. Í því reyndi hann að finna samræmi milli brauta Kópernikusar og athugana Tychos Brahe. Kepler tókst þó ekki að finna samræmi milli líkana sem Kópernikus og Ptólemajos þróuðu og athugana Tychos Brahe. Því hætti hann við líkön Ptólemajosar og Kópernikusar og reyndi að finna nýtt líkan. Árið 1609 uppgötvaði Kepler að sporbaugurinn passaði fullkomlega við athuganir Tychos Brahe. Kepler notaði ekki lengur hringi sem lögun brauta himintungla, heldur sporbauga.
Þetta lögmál setti Kepler fram hálfri öld áður en Isaac Newton setti fram þrjú lögmál sín um hreyfingu og alheimslögmálið um þyngdarafl.
Fyrsta lögmál Keplers
Leið hverrar reikistjörnu á braut um sólinai, sporöskjulaga, þar sem sólin er staðsett í einum af brennipunktunum.
Annað lögmál Keplers
Ímynduð lína sem tengir sólina við reikistjörnuna teygir sig yfir jafnstórt svæði á jöfnum tímatímabilum.
Þriðja lögmál Keplers
Hlutfallið á milli fernings lotunnar og tenings meðalfjarlægðar reikistjörnunnar frá sólinni (T2/r3) er fasti og gildi þess er það sama fyrir allar reikistjörnur.
