Quali sono le leggi di Keplero?
Le leggi di Keplero sono tre equazioni che governano il moto dei corpi astronomici. Le leggi di Keplero furono scoperte per la prima volta dall'astronomo del XVII secolo Johannes Keplero durante l'analisi dei dati raccolti da Tycho Brahe. Le leggi di Keplero sono un'estensione della precedente teoria eliocentrica di Copernico e alla fine spianarono la strada alla teoria completa di Isaac Newton su come i corpi interagiscono. Le equazioni di gravità e movimento di Newton possono essere usate per derivare le leggi di Keplero, se si presume che ci siano solo due corpi, uno dei quali è fisso e uno dei quali orbita a una velocità inferiore alla velocità di fuga. Sebbene le leggi di Keplero siano state originariamente sviluppate per spiegare i moti planetari, si applicano a qualsiasi corpo in orbita attorno a un corpo molto più massiccio.
La prima delle leggi di Keplero afferma che un pianeta, o qualsiasi altro oggetto in orbita attorno al Sole, segue un percorso ellittico con il Sole ad un fuoco. La forma di queste ellissi dipende dalla massa del Sole, dalla posizione del pianeta e dalla velocità del pianeta. Un insieme di sei numeri, chiamati elementi di Keplerian, può essere usato per specificare il percorso esatto che un pianeta traccia.
La seconda delle leggi di Keplero afferma che un pianeta in orbita traccia aree uguali in tempi uguali. Se tracciate una linea dal pianeta al Sole e sommate l'area su cui la linea si estende durante un determinato intervallo di tempo, è sempre costante. Questa legge è una conseguenza della conservazione del momento angolare; se il pianeta si sta muovendo più velocemente, deve anche essere più vicino al Sole. L'aumento dell'area coperta dal maggiore movimento angolare e la diminuzione dell'area coperta dalla distanza più breve, devono annullarsi esattamente a vicenda.
La terza legge afferma che il quadrato del periodo dell'orbita deve essere direttamente proporzionale al cubo dell'asse semi-maggiore dell'orbita. L'asse semi-maggiore è la metà della distanza totale tra il perielio, o avvicinamento più vicino al Sole, e l'afelio, o la distanza più lontana dal Sole. Un pianeta molto lontano dal Sole, come Nettuno, ha un'orbita molto più grande; si muove anche più lentamente, impiegando più tempo a coprire la stessa distanza di un pianeta come Mercurio. L'esatta relazione tra il periodo orbitale, l'asse semi-maggiore, la massa e la costante gravitazionale è stata successivamente elaborata da Isaac Newton.