Материјал за Кеплеровиот закон
Се сеќавате ли на вашиот прв пат кога се возевте во автомобил (не кога бевте бебе)? Кога бевте во автомобил во движење, гледавте како дрвјата или зградите се движат. Во тоа време, можеби мислевте дека дрвјата или зградите се движат, додека вие и автомобилот бевте мирни. Всушност, вие и автомобилот се движевте, додека дрвјата или зградите беа мирни. Всушност, ние го доживуваме ова очигледно движење или лажно движење секој ден. Секое утро сонцето „изгрева“ на источниот хоризонт, потоа се движи кон запад и „заоѓа“ на западниот хоризонт попладне. Слично на тоа, ноќе, често ја гледате месечината како се движи од исток кон запад. Дали некогаш сте помислиле или се сомневале дека сонцето и месечината се движат околу Земјата, додека Земјата е мирна?
Древните луѓе (раниот век од н.е.) исто така верувале дека сонцето, месечината и другите небесни тела се вртат околу Земјата, додека Земјата останува неподвижна. Со други зборови, Земјата се сметала за центар на универзумот (геоцентрична). Оваа претпоставка се базирала на ограничено човечко сетилно искуство, кое секојдневно го набљудувало движењето на сонцето, месечината и ѕвездите, додека Земјата се перцепирала како неподвижна. Слично е кога сте во автомобил во движење, гледајќи како дрвјата или зградите да се движат. Оваа идеја дека Земјата е центар на универзумот ја истражувал и развил грчкиот астроном Клавдиј Птоломеј (100-170 н.е.) во вториот век од н.е. и се верувало во неа во следните 1400 години.
Според Птоломеј, Земјата е во центарот на Сончевиот систем. Сонцето и планетите орбитираат во круг (ротација), при што центарот на овој круг орбитира околу Земјата во кружна патека (револуција).
Во 1543 година, полскиот астроном Николај Коперник (1473–1543) го предложил хелиоцентричниот модел, во кој сонцето е во центарот на Сончевиот систем. Планетите, вклучувајќи ја и Земјата, орбитираат околу круг (ротација), при што центарот на овој круг орбитира околу сонцето по кружна патека (револуција). Коперник имал понапредно разбирање од Птоломеј, ставајќи го сонцето во центарот на Сончевиот систем. Сепак, Коперник сè уште користел кругови како модел за планетарните орбити.
Познатиот дански астроном по име Тихо Брахе (1546 – 1601) бил последниот астроном кој набљудувал небесни тела користејќи само око. Откако направил набљудувања од 1576 до 1599 година, Тихо Брахе потоа соработувал со германскиот астроном, Јоханес Кеплер (1571 – 1630), кој исто така бил математичар. Кеплер бил помошник на Тихо Брахе. Соработката меѓу Тихо Брахе и Кеплер не траела долго бидејќи Тихо Брахе починал. По смртта на Тихо Брахе, Кеплер ги користел астрономските податоци добиени од неговиот учител и поминал околу дваесет години од својот живот создавајќи математички модел за да го објасни движењето на планетите.
Првото дело на Кеплер во астрономијата, „Мистериите на универзумот“, било објавено во 1596 година. Во него, тој се обидел да најде хармонија помеѓу планетарните орбити на Коперник и набљудувањата на Тихо Брахе. Сепак, Кеплер не успеал да најде хармонија помеѓу моделите развиени од Коперник и Птоломеј и набљудувањата на Тихо Брахе. Затоа, тој ги напуштил Птоломејските и Коперниковите модели и се обидел да најде нов модел. Во 1609 година, Кеплер открил дека елипсата совршено се совпаѓа со набљудувањата на Тихо Брахе. Кеплер повеќе не користел кругови како облик на орбитите на небесните тела, туку елипси.
Овој закон го поставил Кеплер половина век пред Исак Њутн да ги постави своите три закони за движење и универзалниот закон за гравитација.
Првиот Кеплеров закон
Патеката на секоја планета додека орбитира околу сонцетоi, елиптична по форма, каде што сонцето се наоѓа во едно од фокусите.
Вториот Кеплеров закон
Замислена линија што го поврзува Сонцето со планетата поминува еднакви површини во еднакви временски интервали.
Третиот Кеплеров закон
Односот на квадратот на периодот кон куб од просечното растојание на планетата од сонцето (T2/r3) е константна и нејзината вредност е иста за сите планети.
