Gradivo o Keplerjevih zakonih
Se spomnite svoje prve vožnje z avtomobilom (ne ko ste bili dojenček)? Ko ste bili v premikajočem se avtomobilu, ste videli, kot da se drevesa ali stavbe premikajo. Takrat ste morda mislili, da se drevesa ali stavbe premikajo, medtem ko ste vi in avto mirovali. V resnici ste se vi in avto premikali, medtem ko so drevesa ali stavbe mirovali. To navidezno gibanje ali lažno gibanje dejansko doživljamo vsak dan. Vsako jutro sonce "vzide" na vzhodnem obzorju, se nato premakne proti zahodu in popoldne "zaide" na zahodnem obzorju. Podobno ponoči pogosto vidite luno, ki se premika od vzhoda proti zahodu. Ste kdaj pomislili ali posumili, da se sonce in luna premikata okoli Zemlje, medtem ko Zemlja miruje?
Tudi starodavni ljudje (zgodnji n. št.) so verjeli, da se sonce, luna in druga nebesna telesa vrtijo okoli Zemlje, medtem ko Zemlja ostaja mirujoča. Z drugimi besedami, Zemlja je veljala za središče vesolja (geocentrična). Ta predpostavka je temeljila na omejenih človeških čutnih izkušnjah, ki so dnevno opazovali gibanje sonca, lune in zvezd, medtem ko so Zemljo dojemali kot mirujočo. Podobno je, kot če bi se vozili v avtomobilu in bi videli, kot da se premikajo drevesa ali stavbe. To idejo, da je Zemlja središče vesolja, je v drugem stoletju n. št. raziskal in razvil grški astronom Klavdij Ptolemaj (100–170 n. št.) in je veljala naslednjih 1400 let.
Po Ptolemaju je Zemlja v središču osončja. Sonce in planeti krožijo v krogu (rotacija), središče tega kroga pa kroži okoli Zemlje po krožni poti (revolucija).
Leta 1543 je poljski astronom Nikolaj Kopernik (1473–1543) predlagal heliocentrični model, v katerem je Sonce v središču Osončja. Planeti, vključno z Zemljo, krožijo po krogu (rotacija), središče tega kroga pa kroži okoli Sonca po krožni poti (revolucija). Kopernik je imel naprednejše razumevanje kot Ptolemaj in je Sonce postavil v središče Osončja. Vendar je Kopernik še vedno uporabljal kroge kot model za planetarne orbite.
Znani danski astronom Tycho Brahe (1546–1601) je bil zadnji astronom, ki je opazoval nebesna telesa samo z očesom. Po opazovanjih med letoma 1576 in 1599 je Tycho Brahe sodeloval z nemškim astronomom Johannesom Keplerjem (1571–1630), ki je bil tudi matematik. Kepler je bil Tycho Brahejev asistent. Sodelovanje med Tychom Brahejem in Keplerjem ni trajalo dolgo, ker je Tycho Brahe umrl. Po Tycho Brahejevi smrti je Kepler uporabil astronomske podatke, ki jih je pridobil njegov učitelj, in približno dvajset let svojega življenja porabil za ustvarjanje matematičnega modela za razlago gibanja planetov.
Keplerjevo prvo delo s področja astronomije, Skrivnosti vesolja, je bilo objavljeno leta 1596. V njem je poskušal najti harmonijo med Kopernikovimi planetarnimi orbitami in opazovanji Tycha Braheja. Vendar Keplerju ni uspelo najti harmonije med modeli, ki sta jih razvila Kopernik in Ptolemaj, ter opazovanji Tycha Braheja. Zato je opustil ptolemajski in kopernikanski model ter poskušal najti nov model. Leta 1609 je Kepler odkril, da se elipsa popolnoma ujema z opazovanji Tycha Braheja. Kepler ni več uporabljal krogov kot oblike orbit nebesnih teles, temveč elipse.
Ta zakon je Kepler predstavil pol stoletja preden je Isaac Newton predstavil svoje tri zakone gibanja in zakon univerzalne gravitacije.
Keplerjev prvi zakon
Pot vsakega planeta, ko kroži okoli Soncai, eliptične oblike, kjer se sonce nahaja v enem od gorišč.
Keplerjev drugi zakon
Namišljena črta, ki povezuje Sonce s planetom, v enakih časovnih intervalih opiše enake površine.
Keplerjev tretji zakon
Razmerje med kvadratom periode in kubom povprečne oddaljenosti planeta od Sonca (T2/r3) je konstantna in njena vrednost je enaka za vse planete.
