Materiale relativo alla legge di Keplero
Ricordate la prima volta che siete saliti in macchina (non da neonati)? Quando eravate in un'auto in movimento, vi sembrava che gli alberi o gli edifici si muovessero. In quel momento, potreste aver pensato che fossero gli alberi o gli edifici a muoversi, mentre voi e l'auto eravate fermi. In realtà, eravate voi a muovervi, mentre gli alberi o gli edifici erano fermi. Sperimentiamo questo movimento apparente , o movimento illusorio, ogni giorno. Ogni mattina il sole "sorge" all'orizzonte orientale, poi si sposta verso ovest e "tramonta" all'orizzonte occidentale nel pomeriggio. Allo stesso modo, di notte, spesso vediamo la luna muoversi da est a ovest. Avete mai pensato o sospettato che il sole e la luna si muovano intorno alla Terra, mentre la Terra è immobile?
Gli antichi esseri umani (inizio d.C.) credevano che il sole, la luna e gli altri corpi celesti ruotassero attorno alla Terra, mentre quest'ultima rimaneva immobile. In altre parole, la Terra era considerata il centro dell'universo (geocentrismo). Questa convinzione si basava sulla limitata esperienza sensoriale umana, che osservava quotidianamente il movimento del sole, della luna e delle stelle, mentre la Terra veniva percepita come stazionaria. È simile a quando ci si trova in un'auto in movimento e si ha la sensazione che siano gli alberi o gli edifici a muoversi. L'idea che la Terra sia al centro dell'universo fu studiata e sviluppata dall'astronomo greco Claudio Tolomeo (100-170 d.C.) nel II secolo d.C. e fu creduta per i successivi 1400 anni.
Secondo Tolomeo, la Terra si trova al centro del sistema solare. Il Sole e i pianeti orbitano in un cerchio (rotazione), con il centro di questo cerchio che orbita attorno alla Terra su un'orbita circolare (rivoluzione).
Nel 1543, l'astronomo polacco Niccolò Copernico (1473-1543) propose il modello eliocentrico, in cui il Sole si trova al centro del sistema solare. I pianeti, inclusa la Terra, orbitano attorno a un cerchio (rotazione), con il centro di questo cerchio che orbita attorno al Sole su un'orbita circolare (rivoluzione). Copernico aveva una comprensione più avanzata di Tolomeo, avendo collocato il Sole al centro del sistema solare. Tuttavia, Copernico utilizzò comunque i cerchi come modello per le orbite planetarie.
Il famoso astronomo danese Tycho Brahe (1546-1601) fu l'ultimo a osservare gli oggetti celesti a occhio nudo. Dopo aver effettuato osservazioni dal 1576 al 1599, Tycho Brahe collaborò con l'astronomo tedesco Johannes Kepler (1571-1630), che era anche un matematico. Kepler fu l'assistente di Tycho Brahe. La collaborazione tra i due non durò a lungo perché Tycho Brahe morì. Dopo la sua scomparsa, Kepler utilizzò i dati astronomici ottenuti dal suo maestro e dedicò circa vent'anni della sua vita alla creazione di un modello matematico per spiegare il moto dei pianeti.
La prima opera astronomica di Keplero, " I misteri dell'universo", fu pubblicata nel 1596. In essa, tentò di trovare un'armonia tra le orbite planetarie di Copernico e le osservazioni di Tycho Brahe. Tuttavia, Keplero non riuscì a trovare una corrispondenza tra i modelli sviluppati da Copernico e Tolomeo e le osservazioni di Tycho Brahe. Pertanto, abbandonò i modelli tolemaico e copernicano e cercò di trovarne uno nuovo. Nel 1609, Keplero scoprì che l'ellisse corrispondeva perfettamente alle osservazioni di Tycho Brahe. Keplero non utilizzò più i cerchi come forma delle orbite dei corpi celesti, ma le ellissi.
Questa legge fu formulata da Keplero mezzo secolo prima che Isaac Newton enunciasse le sue tre leggi del moto e la legge di gravitazione universale.
Prima legge di Keplero
La traiettoria di ciascun pianeta mentre orbita attorno al solei, di forma ellittica, con il sole situato in uno dei fuochi.
Seconda legge di Keplero
Una linea immaginaria che collega il sole a un pianeta spazza aree uguali in intervalli di tempo uguali.
Terza legge di Keplero
Il rapporto tra il quadrato del periodo e il cubo della distanza media del pianeta dal sole (T2/r3) è costante e il suo valore è lo stesso per tutti i pianeti.
