Legile miscarii planetelor au fost descoperite de Kepler si sunt in numar de trei. Initial, Kepler a descoperit numai doua legi ale miscarii planetelor, legi care i-au permis sa defineasca drumul urmat de fiecare planeta si modul in care aceasta mergea pe acel drum. Aceste doua legi au rezolvat problema legata de calcularea pozitiei unei planete in raport cu soarele si cu alte planete, si de asemenea calcularea pozitiei aparente a unei planete pe cer.
De-a lungul anilor, Kepler a lucrat la o serie de lucruri, inclusiv un set de tabele (tabelele Rudolfine), care facilitau calculele necesare pentru prezicerea miscarii planetelor, si teorii legate de modul si motivul pentru care orbitele planetare erau atat de distantate. Ca urmare a investigatiilor sale, Kepler a descoperit o a treia lege a miscarii planetelor, Legea Armonica. Aceasta lege nu era necesara pentru calcularea miscarilor orbitale individuale, primele doua legi fiind adecvate pentru acest lucru. In schimb, aceasta implica o relatie profunda intre diferitele orbite si, mai ales, i-a permis lui Kepler sa deduca natura fortei care determina planetele sa se miste in felul in care o fac.
Legile lui Kepler in ceea ce priveste miscarea planetelor pot fi rezumate astfel:
• Prima lege a lui Kepler: orbitele planetelor sunt elipse, soarele fiind punctul central al orbitei fiecarei planete.
• Cea de-a doua lege a lui Kepler: linia dintre soare si orice planeta strabate arii egale de spatiu in perioade egale de timp.
• Cea de-a treia lege a lui Kepler: cubul axei semi-majore a orbitei unei planete este direct proportional cu patratul perioadei sale orbitale.
Prima lege ne spune ce fel de orbita urmeaza planeta – nu combinatia de trasee circulare pe care oamenii de stiinta din Antichitate si din perioada Renasterii au propus-o, ci o singura curba simetrica si inchisa (aceasta a fost inteleasa foarte bine de catre Euclid). De asemenea, aceasta lege ne spune si unde se afla soarele in raport cu orbita planetei – intr-un loc specific, aceeasi pozitie pentru toate planetele (pozitia relativa a soarelui fata de fiecare orbita este legata in mod direct de marimea si forma orbitei).
Cea de-a doua lege a lui Kepler, numita Legea Zonelor din cauza modului in care este formulata, ne spune cum se misca planetele pe orbitele lor – planetele nu au miscari uniforme si neschimbatoare care nu necesita o forta care sa le motiveze, ci au miscari care se afla intr-o stare continua de schimbare (se misca mai rapid atunci cand se apropie de soare si mai incet atunci cand se indeparteaza de soare, ceea ce implica faptul ca exista o forta care le influenteaza miscarea). Intr-un fel, aceasta este cea mai importanta descoperire pe care a facut-o Kepler.
Faptul ca orbitele sunt elipse, in loc de niste combinatii complicate de cercuri, este ceva elegant, frumos si interesant pentru un matematician. Spre deosebire de stele, planetele nu se misca intr-un mod uniform si neschimbator, ci intr-un mod care este mai rapid sau mai incet in functie de distanta fata de soare, atunci cand orbiteaza in jurul acestuia. Cel mai probabil, forta care influenteaza miscarile planetelor se datoreaza soarelui.
Dupa cum am stabilit deja, cea de-a treia lege a lui Kepler nu este necesara in mod specific pentru a rezolva problema initiala a miscarii planetelor. Insa, in anumite moduri, aceasta lege este cea mai frumoasa dintre toate, deoarece arata ca exista o forta profunda care leaga ceea ce se intampla unei planete de ceea ce se intampla celorlalte planete – daca stii dimensiunile relative ale orbitelor a doua planete, perioadele orbitale relative si vitezele relative ale acestor planete sunt determinate in mod direct de catre aceasta lege. Aspectul matematic al acestei relatii i s-a parut lui Kepler atat de frumos (asa cum o melodie este frumoasa pentru un compozitor), incat acesta a numit-o Legea Armonica.
