Quelles sont les lois de Kepler?
Les lois de Kepler sont trois équations qui régissent le mouvement des corps astronomiques. Les lois de Kepler ont été découvertes par l'astronome Johannes Kepler au XVIIe siècle, alors qu'elles analysaient les données recueillies par Tycho Brahe. Les lois de Kepler sont une extension de la théorie héliocentrique antérieure de Copernic et ont finalement ouvert la voie à la théorie complète d'Isaac Newton sur la manière dont les corps interagissent. Les équations de gravité et de mouvement de Newton peuvent être utilisées pour dériver les lois de Kepler, si vous supposez qu'il n'y a que deux corps, l'un d'eux est fixe et l'autre tourne autour de la vitesse de sortie. Bien que les lois de Kepler aient été développées à l'origine pour expliquer les mouvements de la planète, elles s'appliquent à tout corps en orbite autour d'un corps beaucoup plus massif.
La première des lois de Kepler stipule qu'une planète, ou tout autre objet en orbite autour du Soleil, suit un trajet elliptique avec le Soleil sur un foyer. La forme de ces ellipses dépend de la masse du Soleil, de la position de la planète et de sa vitesse. Un ensemble de six nombres, appelés éléments kepleriens, peut être utilisé pour spécifier le chemin exact tracé par une planète.
La seconde des lois de Kepler dit qu'une planète en orbite trace des zones égales en des temps égaux. Si vous tracez une ligne de la planète au soleil et additionnez la zone balayée par la ligne pendant un intervalle de temps donné, elle est toujours constante. Cette loi est une conséquence de la conservation du moment cinétique; si la planète se déplace plus vite, elle doit aussi être plus proche du soleil. L'augmentation de la surface couverte par le mouvement angulaire plus grand et la diminution de la surface couverte à partir de la distance plus courte doivent s'annuler exactement.
La troisième loi stipule que le carré de la période de l'orbite doit être directement proportionnel au cube du demi-grand axe de l'orbite. L'axe semi-majeur représente la moitié de la distance totale entre le périhélie ou l'approche la plus proche du soleil et l'aphélie ou la distance la plus éloignée du soleil. Une planète très éloignée du Soleil, telle que Neptune, a une orbite beaucoup plus grande; il se déplace également plus lentement et prend plus de temps pour parcourir la même distance qu'une planète telle que Mercure. La relation exacte entre la période orbitale, le demi-grand axe, la masse et la constante de gravitation a ensuite été élaborée par Isaac Newton.