ケプラーの法則とは何ですか？

ケプラーの法則は、天体の運動を支配する3つの方程式です。 ケプラーの法則は、17世紀の天文学者ヨハネスケプラーによって、ティコブラーエによって収集されたデータを分析して初めて発見されました。 ケプラーの法則は、コペルニクスの初期の太陽中心理論の拡張であり、最終的には身体が相互作用する方法に関するアイザックニュートンの完全な理論への道を開いた。 ニュートンの重力方程式と運動方程式を使用して、ケプラーの法則を導き出すことができます。2つだけの物体があり、1つは固定され、もう1つは脱出速度未満で軌道を回っていると仮定します。 ケプラーの法則はもともと惑星の運動を説明するために開発されたものですが、はるかに重い物体の周りの軌道にあるあらゆる物体に適用されます。

ケプラーの法則の最初は、惑星、または太陽の周りの軌道にある他の物体は、1つの焦点に太陽がある楕円形の経路をたどると述べています。 これらの楕円の形状は、太陽の質量、惑星の位置、および惑星の速度に依存します。 ケプラー要素と呼ばれる6つの数字のセットを使用して、惑星がたどる正確なパスを指定できます。

ケプラーの法則の2つ目は、軌道上の惑星が同じ時間に同じ面積を追跡することを示しています。 惑星から太陽まで線を引き、指定された時間間隔の間に線が掃引する領域を合計すると、常に一定になります。 この法則は角運動量の保存の結果です。 惑星がより速く動いているなら、それはまた太陽により近くなければなりません。 大きな角運動からカバーされる領域の増加と、より短い距離からカバーされる領域の減少は、互いに正確に相殺する必要があります。

3番目の法則は、軌道の周期の2乗が軌道の半長軸の立方体に正比例しなければならないことを示しています。 半長軸は、近日点（太陽に最も近いアプローチ）と遠日点（太陽から最も遠い距離）の間の合計距離の半分です。 海王星のような太陽から非常に遠い惑星は、はるかに大きな軌道を持っています。 また、水星などの惑星よりもゆっくりと移動し、同じ距離を移動するのに時間がかかります。 軌道周期、半長軸、質量、および重力定数の間の正確な関係は、後にアイザックニュートンによって解明されました。