Иоганн Кеплер - законодатель неба.

Законы движения планет, выведенные Иоганном Кеплером, сокрушили тысячелетние догмы о кругах и сферах и открыли дорогу физическому пониманию небесных явлений. История открытия этих законов дошла до нас из первых рук: в своих книгах Кеплер рассказал о всех работах.

Иоганн Кеплер (1571 - 1630) германский астроном, один из творцов современной астрономии и физики. В 1600 г. Кеплер приехал в Прагу и стал помощником знаменитого датского астронома Тихо Браге. Кеплер видел недостатки всех существующих систем. Отчасти потому он и пришёл к Браге, чтобы на его материале построить новую теорию, принципы которой Кеплер уже нащупал. После смерти Тихо Браге Кеплер получил титул первого математика императора.

Лучшим объектом для исследования был Марс - его орбита в отличие от земной имеет заметный эксцентриситет, период обращения по сравнению с Юпитером и Сатурном не слишком велик, а условия наблюдения гораздо лучше, чем для Меркурия и Венеры.

Кеплер объявил планеты "шарами", подобными Земле (а до первых телескопических наблюдений оставалось ещё десять лет). В то время единственным небесным телом, имевшим, по-видимому, земную природу, могла казаться Луна, но учёный, считая планетную систему единым целым, распространил это и на другие планеты. С такими мыслями Кеплер взялся за разработку теории движения Марса. Он установил, что орбита Марса проходит через центр Солнца, и построил орбиту Марса. Но Кеплер пришёл к выводу, что найденная им схема - эквант - не отвечает действительности. Поэтому учёный решил на время "снять осаду" с Марса и заняться Землёй: требовалось уточнить характер движения Земли и её орбиту, требовалось найти закон по которому меняется скорость Земли. Исходя из гипотезы о притяжении планеты к Солнцу, Кеплер предположил, что скорость должна быть обратно пропорциональна расстоянию от Земли до Солнца. Для перигелия (точки, ближайшей к солнцу) и афелия (самой дальней точки) предположение подтвердилось. Тогда Кеплер стал проверять гипотезу для различных участков орбиты.

Вскоре из чертежа стало ясно, что за равные промежутки времени планета проходит равные площади секторов орбиты. Вероятно, так в начале 1602 г. было открыто соотношение между скоростью планеты и характеристиками её орбиты. Современная формулировка этой зависимости получила название второго закона Кеплера (хотя был открыт раньше первого), который звучит следующим образом: "Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади".

Кеплер смог вычислить и положения Марса. Три года учёный потратил на поиски формы орбиты Марса. Учёный вынужден был пользоваться всё тем же методом подбора. После долгих вычислений Кеплер пришёл к выводу, что орбита Марса есть эллипс. Это сделанное с таким трудом замечательное открытие получило название первого закона Кеплера, который теперь формулируется так: "Каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце". Эллипс - это пропорционально сжатая окружность.

Кеплер пытался найти математические законы геометрий Солнечной системы. Он подытожил свои размышления о числовых и геометрических соотношениях, господствующих в мире, в книге "Гармония Мира". Она дала астрономии третий закон Кеплера: "Квадраты звёздных периодов обращения планет относятся как кубу больших полуосей их орбит".

Все три закона Кеплера приложимы к спутникам планет - и естественным, и искусственным. Именно законы Кеплера явились основой и экспериментальным подтверждением новой небесной механики.