Vad är Keplers lagar?
Keplers lagar är tre ekvationer som styr de astronomiska kropparnas rörelse. Keplers lagar upptäcktes först av 1600-talets astronom Johannes Kepler medan han analyserade data som samlats in av Tycho Brahe. Keplers lagar är en förlängning av Copernicus tidigare heliocentriska teori och banade slutligen vägen för Isaac Newtons fullständiga teori om hur kroppar interagerar. Newtons ekvationer av tyngdkraft och rörelse kan användas för att härleda Keplers lagar, om du antar att det bara finns två kroppar, varav en är fixerad, och en av dem kretsar med mindre än utrymningshastigheten. Även om Keplers lagar ursprungligen utvecklades för att förklara planetrörelser, gäller de alla organ som är i omloppsbana kring en mycket mer massiv kropp.
Den första av Keplers lagar säger att en planet eller något annat objekt i omloppsbana runt solen följer en elliptisk väg med solen i ett fokus. Formen på dessa ellipser beror på solens massa, planetens position och planetens hastighet. En uppsättning med sex nummer, kallad Keplerian-elementen, kan användas för att specificera den exakta banan som en planet spårar ut.
Den andra av Keplers lagar säger att en planet i omloppsbana spårar ut lika områden i samma tider. Om du drar en linje från planeten till solen och lägger till det område som linjen sveper över under ett givet tidsintervall, är det alltid konstant. Denna lag är en följd av bevarandet av vinkelmoment; om planeten rör sig snabbare måste den också vara närmare solen. Ökningen i det täckta området från den större vinkelrörelsen och minskningen i det täckta området från det kortare avståndet måste exakt avbryta varandra.
Den tredje lagen säger att kvadratet för omloppsperioden måste vara direkt proportionell mot kuben på banans halv-huvudaxel. Halv-huvudaxeln är hälften av det totala avståndet mellan perihelion, eller närmaste tillvägagångssätt till solen, och aphelionen, eller längst avstånd från solen. En planet mycket långt ifrån solen, som Neptune, har en mycket större bana; det rör sig också långsammare och tar mer tid att täcka samma avstånd än en planet som Mercury. Det exakta förhållandet mellan omloppsperiod, halv-huvudaxel, massa och gravitationskonstanten utarbetades senare av Isaac Newton.