Co jsou Keplerovy zákony?
Keplerovy zákony jsou tři rovnice, které řídí pohyb astronomických těl. Keplerovy zákony byly poprvé objeveny astronomem 17. století Johannesem Keplerem při analýze dat shromážděných Tychem Brahem. Keplerovy zákony jsou rozšířením Copernicusovy dřívější heliocentrické teorie a nakonec vydláždily cestu kompletní teorii Isaaca Newtona o tom, jak těla spolupracují. Newtonovy rovnice gravitace a pohybu mohou být použity k odvození Keplerových zákonů, pokud předpokládáte, že existují pouze dvě těla, z nichž jedno je pevné a jedno z nich obíhá při menší než únikové rychlosti. Ačkoli Keplerovy zákony byly původně vyvinuty pro vysvětlení planetárních pohybů, vztahují se na jakékoli tělo, které je na oběžné dráze kolem mnohem masivnějšího těla.
První z Keplerových zákonů říká, že planeta nebo jakýkoli jiný předmět na oběžné dráze kolem Slunce sleduje eliptickou cestu se Sluncem na jednom ohnisku. Tvar těchto elips je závislý na hmotnosti Slunce, poloze planety a rychlosti planety. Soubor šesti čísel, nazývaných keplerovské prvky, lze použít k určení přesné cesty, kterou planeta sleduje.
Druhý Keplerův zákon říká, že planeta na oběžné dráze sleduje stejné oblasti ve stejnou dobu. Pokud nakreslíte čáru z planety ke Slunci a sčítáte oblast, kterou tato čára během daného časového intervalu zametá, je vždy konstantní. Tento zákon je důsledkem zachování momentu hybnosti; pokud se planeta pohybuje rychleji, musí být také blíže ke Slunci. Zvětšení oblasti pokryté větším úhlovým pohybem a zmenšení oblasti pokryté z menší vzdálenosti se musí navzájem přesně zrušit.
Třetí zákon uvádí, že čtverec periody orbity musí být přímo úměrný krychli poloosy hlavní dráhy. Semifinální osa je polovinou celkové vzdálenosti mezi perihelionem nebo nejbližším přístupem ke Slunci a aphelionem nebo nejvzdálenější vzdáleností od slunce. Planeta velmi vzdálená od Slunce, jako je Neptun, má mnohem větší oběžnou dráhu; pohybuje se také pomaleji a zabere více času na pokrytí stejné vzdálenosti než planeta, jako je Merkur. Přesný vztah mezi okružním obdobím, polořadovkou, hmotou a gravitační konstantou později vypracoval Isaac Newton.