В начале XVII в. немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) сформулировал три закона, описывающих движение планет Солнечной системы.
Первый закон Кеплера - закон эллипсов - определяет форму орбиты эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце (см. схему 1). Второй закон Кеплера - закон площадей - определяет характер изменения скорости движения планеты по орбите: радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равновеликие площади (см. заштрихованные области на схеме 2). Отсюда следует, что когда планета находится в ближайшей к Солнцу точке своей орбиты (в перигелии), она движется быстрее, чем когда находится в самой удаленной от Солнца точке орбиты (в афелии). Наконец, более сложный третий закон Кеплера - гармонический закон - устанавливает связь между орбитами разных планет и гласит, что соотношение квадрата орбитального периода (Т2) к кубу большой полуоси орбитального эллипса (а3), т.е. Т2/а3, для всех планет одинаково. Это очень полезный закон, потому что если известен размер большой полуоси орбиты по крайней мере одной планеты - например Земли, то можно рассчитать размеры орбит всех планет. Для этого достаточно знать их орбитальные периоды.
Пояснение к рисунку.
Р - перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты)
А - афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты)
дельта t - интервал времени
а - большая полуось орбиты
