Wat is planetaire beweging?
Hoe planeten bewegen is een van de eerste vragen waarmee oude wetenschappers worstelden om de regels van het universum te bepalen. Vroege theorieën stelden dat de aarde het centrum van het universum was en dat alle hemellichamen eromheen cirkelden. Met de bevindingen van Galileo werd onthuld dat de zon, niet de aarde, het centrum van ons zonnestelsel was, en de planeten bewogen er omheen met verschillende snelheden en hoeken. De hedendaagse theorieën over planetaire beweging zijn gebaseerd op het werk van de 16e-eeuwse Duitse astronoom Johannes Kepler.
Met het werk van zijn mentor, Tycho Brahe, als basis voor zijn theorieën, veranderde Kepler de werelden van astronomie en natuurkunde door zijn drie wetten van planetaire beweging. Hoewel er destijds slechts zes planeten bekend waren, werden zijn theorieën meer dan een eeuw later bevestigd door Newton en hebben ze ruim 400 jaar standgehouden. Hoewel zijn theorieën enigszins verwarrend zijn voor de niet-astronoom, hebben ze het speelveld voor de wereld van de planetaire wetenschap sterk veranderd.
De eerste wet die Kepler bepaalde was dat planetaire beweging elliptisch is in plaats van cyclisch. In plaats van in een cirkelvormig patroon rond de zon te bewegen, beweegt elke planeet in een ovale baan. Deze wet was het volledig oneens met de heersende theorieën over planetaire beweging die bestond sinds de tijd van Aristoteles, maar overweldigend wetenschappelijk bewijs bewees uiteindelijk dat de nieuwe theorie van Kepler waar was.
De tweede wet van Kepler gaat over de snelheid waarmee planeten bewegen terwijl ze hun baan volgen. Planeten veranderen snelheid ten opzichte van hun positie ten opzichte van de zon; wanneer ze dichterbij zijn versnellen ze, en als ze verder weg zijn vertragen ze. De tweede wet van Kepler stelt dat een planeet gedurende gelijke tijdsperioden een gelijke afstand zal afleggen. Kortom, de afstand die het in een maand zou afleggen, is langer, maar met een hogere snelheid in de buurt van de zon, terwijl het ver van de zon langzamer zou bewegen, maar minder afstand zou moeten overbruggen. Volgens deze wet van planetaire beweging houdt de snelheid de afstand in evenwicht, zodat een planeet bijna altijd dezelfde hoeveelheid afstand in een bepaalde periode aflegt.
De derde wet van planetaire beweging die Kepler heeft opgesteld, is wiskundiger en ingewikkelder van aard. Terwijl de eerste twee wetten handelen over hoe een planeet beweegt ten opzichte van de zon, vergelijkt de derde wet de bewegingen van een planeet met andere planeten. Kort gezegd, als je de hoeveelheid tijd optelt die een planeet nodig heeft om een baan te voltooien, en deze deelt door de kubieke gemiddelde afstand van de planeet tot de zon, kom je met een vrijwel identieke verhouding voor elke planeet. Dit betekent dat de omlooptijd van een planeet recht evenredig is met hoe groot de baan is, dus de verhouding is vrijwel exact hetzelfde, ongeacht welke planeet wordt beschreven.
Planetaire beweging helpt de regels van het zonnestelsel te beschrijven, maar het nut ervan houdt daar niet op. Naast het uitleggen hoe de planeten bewegen, helpt het ook moderne wetenschappers om de baanpatronen van satellieten en andere door de mens gemaakte objecten in de ruimte te bepalen. De wetten van Kepler hebben ook geholpen om het baanpatroon te verklaren van nieuwe planeten die net worden ontdekt door geavanceerde technologie, zelfs als we ze niet visueel kunnen waarnemen.