Bahan Hukum Kepler
Adakah anda masih ingat kali pertama anda menaiki kereta (bukan semasa anda masih bayi)? Semasa anda berada di dalam kereta yang bergerak, anda melihat seolah-olah pokok atau bangunan bergerak. Pada masa itu, anda mungkin menyangka pokok atau bangunan bergerak, sedangkan anda dan kereta itu diam. Pada hakikatnya, anda dan kereta itu bergerak, sementara pokok atau bangunan itu diam. Kita sebenarnya mengalami gerakan ketara atau gerakan palsu ini setiap hari. Setiap pagi matahari "terbit" di ufuk timur, kemudian bergerak ke barat dan "terbenam" di ufuk barat pada waktu petang. Begitu juga, pada waktu malam, anda sering melihat bulan bergerak dari timur ke barat. Pernahkah anda terfikir atau mengesyaki bahawa matahari dan bulan bergerak mengelilingi bumi, sedangkan bumi diam?
Manusia purba (awal Masihi) juga percaya bahawa matahari, bulan, dan jasad cakerawala lain beredar mengelilingi Bumi, manakala Bumi kekal pegun. Dalam erti kata lain, Bumi dianggap sebagai pusat alam semesta (geosentrik). Andaian ini berdasarkan pengalaman deria manusia yang terhad, yang setiap hari memerhatikan matahari, bulan, dan bintang bergerak, manakala Bumi dianggap pegun. Ia serupa dengan apabila anda berada di dalam kereta yang bergerak, melihat seolah-olah pokok atau bangunan bergerak. Idea bahawa Bumi adalah pusat alam semesta ini telah dikaji dan dibangunkan oleh ahli astronomi Yunani Claudius Ptolemy (100-170 Masihi) pada abad kedua Masihi dan dipercayai selama 1400 tahun berikutnya.
Menurut Ptolemy, Bumi berada di pusat sistem suria. Matahari dan planet-planet mengorbit dalam bulatan (putaran), dengan pusat bulatan ini mengorbit Bumi dalam laluan bulatan (revolusi).
Pada tahun 1543, ahli astronomi Poland, Nicolaus Copernicus (1473–1543) mencadangkan model heliosentrik, di mana matahari berada di pusat sistem suria. Planet-planet, termasuk Bumi, mengorbit bulatan (putaran), dengan pusat bulatan ini mengorbit matahari dalam laluan bulatan (revolusi). Copernicus mempunyai pemahaman yang lebih maju daripada Ptolemy, meletakkan matahari di pusat sistem suria. Walau bagaimanapun, Copernicus masih menggunakan bulatan sebagai model untuk orbit planet.
Seorang ahli astronomi Denmark yang terkenal bernama Tycho Brahe (1546 – 1601) merupakan ahli astronomi terakhir yang memerhati objek cakerawala hanya menggunakan mata. Selepas membuat pemerhatian dari tahun 1576 hingga 1599, Tycho Brahe kemudiannya bekerjasama dengan seorang ahli astronomi Jerman, Johannes Kepler (1571 – 1630), yang juga seorang ahli matematik. Kepler ialah pembantu Tycho Brahe. Kerjasama antara Tycho Brahe dan Kepler tidak bertahan lama kerana Tycho Brahe meninggal dunia. Selepas kematian Tycho Brahe, Kepler menggunakan data astronomi yang diperoleh oleh gurunya dan menghabiskan kira-kira dua puluh tahun hidupnya mencipta model matematik untuk menjelaskan pergerakan planet-planet.
Karya pertama Kepler dalam bidang astronomi, The Mysteries of the Universe, diterbitkan pada tahun 1596. Di dalamnya, beliau cuba mencari keharmonian antara orbit planet Copernicus dan pemerhatian Tycho Brahe. Walau bagaimanapun, Kepler gagal mencari keharmonian antara model yang dibangunkan oleh Copernicus dan Ptolemy serta pemerhatian Tycho Brahe. Oleh itu, beliau meninggalkan model Ptolemaik dan Copernicus dan cuba mencari model baharu. Pada tahun 1609, Kepler mendapati bahawa elips sepadan dengan pemerhatian Tycho Brahe. Kepler tidak lagi menggunakan bulatan sebagai bentuk orbit jasad angkasa, tetapi sebaliknya elips.
Hukum ini dikemukakan oleh Kepler setengah abad sebelum Isaac Newton mengemukakan tiga hukum gerakan dan hukum graviti sejagat.
Hukum Kepler Pertama
Laluan setiap planet semasa ia mengorbit mataharii, berbentuk elips, di mana matahari terletak di salah satu fokus.
Hukum Kedua Kepler
Garisan khayalan yang menghubungkan matahari dengan planet menyapu luas yang sama dalam selang masa yang sama.
Hukum Kepler Ketiga
Nisbah kuasa dua tempoh kepada kuasa tiga jarak purata planet dari matahari (T2/r3) adalah malar dan nilainya adalah sama untuk semua planet.
