Materiaal over de wet van Kepler
Herinner je je je eerste autoritje nog (niet toen je een baby was)? Toen je in een rijdende auto zat, leek het alsof de bomen of gebouwen bewogen. Je dacht toen misschien dat de bomen of gebouwen bewogen, terwijl jij en de auto stil stonden. In werkelijkheid bewogen jij en de auto, terwijl de bomen of gebouwen stil stonden. We ervaren deze schijnbare beweging eigenlijk elke dag. Elke ochtend komt de zon op aan de oostelijke horizon, beweegt dan naar het westen en gaat 's middags onder aan de westelijke horizon. Zo zie je 's nachts ook vaak de maan van oost naar west bewegen. Heb je er ooit over nagedacht of vermoed dat de zon en de maan om de aarde draaien, terwijl de aarde zelf stilstaat?
Ook de oermens (vroege na Christus) geloofde dat de zon, de maan en andere hemellichamen rond de aarde draaiden, terwijl de aarde zelf stil bleef staan. Met andere woorden, de aarde werd beschouwd als het centrum van het heelal (geocentrisch). Deze aanname was gebaseerd op de beperkte zintuiglijke ervaring van de mens, die dagelijks de beweging van de zon, de maan en de sterren waarnam, terwijl de aarde als stilstaand werd ervaren. Het is vergelijkbaar met het gevoel dat je in een rijdende auto hebt en dat de bomen of gebouwen bewegen. Dit idee dat de aarde het centrum van het heelal is, werd onderzocht en ontwikkeld door de Griekse astronoom Claudius Ptolemaeus (100-170 na Christus) in de tweede eeuw na Christus en werd de volgende 1400 jaar geloofd.
Volgens Ptolemaeus bevindt de aarde zich in het centrum van het zonnestelsel. De zon en de planeten draaien in een cirkel (rotatie), waarbij het middelpunt van deze cirkel in een cirkelvormige baan om de aarde draait (revolutie).
In 1543 stelde de Poolse astronoom Nicolaus Copernicus (1473-1543) het heliocentrische model voor, waarin de zon zich in het centrum van het zonnestelsel bevindt. De planeten, inclusief de aarde, draaien in een cirkel (rotatie), waarbij het middelpunt van deze cirkel in een cirkelvormige baan om de zon draait (revolutie). Copernicus had een geavanceerder inzicht dan Ptolemaeus, door de zon in het centrum van het zonnestelsel te plaatsen. Copernicus gebruikte echter nog steeds cirkels als model voor de planetaire banen.
De beroemde Deense astronoom Tycho Brahe (1546-1601) was de laatste astronoom die hemellichamen uitsluitend met het blote oog waarnam. Na waarnemingen te hebben gedaan tussen 1576 en 1599, werkte Tycho Brahe samen met de Duitse astronoom Johannes Kepler (1571-1630), die tevens wiskundige was. Kepler was de assistent van Tycho Brahe. De samenwerking tussen Tycho Brahe en Kepler duurde echter niet lang, omdat Tycho Brahe overleed. Na de dood van Tycho Brahe gebruikte Kepler de astronomische gegevens van zijn leermeester en besteedde hij ongeveer twintig jaar van zijn leven aan het ontwikkelen van een wiskundig model om de beweging van de planeten te verklaren.
Keplers eerste werk over astronomie, De Mysteriën van het Universum, werd gepubliceerd in 1596. Daarin probeerde hij een overeenstemming te vinden tussen de planetaire banen van Copernicus en de waarnemingen van Tycho Brahe. Kepler slaagde er echter niet in een overeenstemming te vinden tussen de modellen van Copernicus en Ptolemaeus en de waarnemingen van Tycho Brahe. Daarom verwierp hij de Ptolemaïsche en Copernicaanse modellen en ging hij op zoek naar een nieuw model. In 1609 ontdekte Kepler dat de ellips perfect overeenkwam met de waarnemingen van Tycho Brahe. Kepler gebruikte vanaf dat moment geen cirkels meer als vorm voor de banen van hemellichamen, maar ellipsen.
Deze wet werd door Kepler geformuleerd, een halve eeuw voordat Isaac Newton zijn drie bewegingswetten en de universele zwaartekrachtswet opstelde.
Keplers eerste wet
Het pad van elke planeet tijdens zijn baan rond de zon.i, Een elliptische ster, waarbij de zon zich in een van de brandpunten bevindt.
De tweede wet van Kepler
Een denkbeeldige lijn die de zon met een planeet verbindt, bestrijkt gelijke oppervlakten in gelijke tijdsintervallen.
De derde wet van Kepler
De verhouding van het kwadraat van de periode tot de derde macht van de gemiddelde afstand van de planeet tot de zon (T2/r3) is constant en de waarde ervan is voor alle planeten hetzelfde.
