Keplera likuma materiāls
Vai atceries savu pirmo reizi, kad brauci automašīnā (nevis tad, kad biji mazulis)? Kad biji kustībā esošā automašīnā, tu redzēji, it kā koki vai ēkas kustētos. Tobrīd tu, iespējams, domāji, ka koki vai ēkas kustas, kamēr tu un automašīna stāvēji nekustīgi. Patiesībā tu un automašīna kustējāties, kamēr koki vai ēkas stāvēja nekustīgi. Mēs faktiski piedzīvojam šo šķietamo kustību vai viltus kustību katru dienu. Katru rītu saule "lec" pie austrumu horizonta, tad virzās uz rietumiem un pēcpusdienā "riet" pie rietumu horizonta. Tāpat naktī tu bieži redzi mēnesi pārvietojamies no austrumiem uz rietumiem. Vai esi kādreiz domājis vai aizdomājies, ka saule un mēness pārvietojas ap Zemi, kamēr Zeme stāv nekustīgi?
Senie cilvēki (mūsu gadsimta sākumā) arī ticēja, ka saule, mēness un citi debess ķermeņi riņķo ap Zemi, kamēr Zeme paliek nekustīga. Citiem vārdiem sakot, Zeme tika uzskatīta par Visuma centru (ģeocentrisku). Šis pieņēmums balstījās uz ierobežotu cilvēka maņu pieredzi, kas katru dienu novēroja saules, mēness un zvaigžņu kustību, kamēr Zeme tika uztverta kā nekustīga. Tas ir līdzīgi kā tad, kad atrodaties kustīgā automašīnā un redzat, it kā koki vai ēkas kustētos. Šo ideju, ka Zeme ir Visuma centrs, otrajā gadsimtā mūsu ērā pētīja un attīstīja grieķu astronoms Klaudijs Ptolemajs (100.–170. g.), un tai ticēja nākamos 1400 gadus.
Saskaņā ar Ptolemaja uzskatiem, Zeme atrodas Saules sistēmas centrā. Saule un planētas riņķo pa apli (rotācija), un šī apļa centrs riņķo ap Zemi pa apļveida trajektoriju (revolūcija).
1543. gadā poļu astronoms Nikolajs Koperniks (1473–1543) ierosināja heliocentrisko modeli, kurā saule atrodas Saules sistēmas centrā. Planētas, tostarp Zeme, riņķo pa apli (rotācija), un šī apļa centrs riņķo ap sauli pa apļveida trajektoriju (revolūcija). Kopernikam bija attīstītāka izpratne nekā Ptolemajam, un viņš novietoja sauli Saules sistēmas centrā. Tomēr Koperniks joprojām izmantoja apļus kā planētu orbītu modeli.
Slavenais dāņu astronoms Tiho Brahe (1546–1601) bija pēdējais astronoms, kurš novēroja debess objektus, izmantojot tikai aci. Pēc novērojumu veikšanas no 1576. līdz 1599. gadam Tiho Brahe sadarbojās ar vācu astronomu Johannesu Kepleru (1571–1630), kurš bija arī matemātiķis. Keplers bija Tiho Brahes asistents. Tiho Brahes un Keplera sadarbība nebija ilga, jo Tiho Brahe nomira. Pēc Tiho Brahes nāves Keplers izmantoja sava skolotāja iegūtos astronomiskos datus un aptuveni divdesmit savas dzīves gadus veltīja matemātiska modeļa izveidei, lai izskaidrotu planētu kustību.
Keplera pirmais darbs astronomijā " Visuma noslēpumi" tika publicēts 1596. gadā. Tajā viņš mēģināja atrast harmoniju starp Kopernika planētu orbītām un Tiho Brahes novērojumiem. Tomēr Kepleram neizdevās atrast harmoniju starp Kopernika un Ptolemaja izstrādātajiem modeļiem un Tiho Brahes novērojumiem. Tāpēc viņš atteicās no Ptolemaja un Kopernika modeļiem un mēģināja atrast jaunu modeli. 1609. gadā Keplers atklāja, ka elipse pilnībā atbilst Tiho Brahes novērojumiem. Keplers vairs neizmantoja apļus kā debess ķermeņu orbītu formu, bet gan elipses.
Šo likumu Keplers izvirzīja pusgadsimtu pirms Īzaks Ņūtons izvirzīja savus trīs kustības likumus un universālo gravitācijas likumu.
Keplera pirmais likums
Katras planētas ceļš, tai riņķojot ap saulii, elipsveida, kur saule atrodas vienā no fokusiem.
Keplera otrais likums
Iedomāta līnija, kas savieno sauli ar planētu, vienādos laika intervālos aizņem vienādas platības.
Keplera trešais likums
Perioda kvadrāta attiecība pret planētas vidējā attāluma no Saules kubu (T2/r3) ir konstante, un tās vērtība visām planētām ir vienāda.
