Las 3 leyes de Kepler: 1) Los planetas se mueven alrededor del Sol en órbitas elípticas alargadas, con el Sol en uno de los dos puntos focales de la elipse. 2) El segmento de línea que conecta el Sol y el planeta corta áreas iguales en intervalos de tiempo iguales. 3) Los cuadrados de los períodos de revolución de los planetas alrededor del Sol se denominan cubos de los ejes semi-mayores de sus órbitas.
Johannes Kepler a lo largo de su vida, intentó demostrar que el sistema solar es una especie de obra de arte mística. Al principio, intentó asociar su dispositivo con cinco poliedros regulares (es una figura tridimensional, cuyas caras son polígonos regulares iguales) de geometría clásica griega antigua. En la época de Kepler, se conocían solamente 6 planetas, que se suponía que estaban colocados en esferas giratorias. Kepler argumentó que estas esferas están ubicadas de tal manera que los poliedros regulares encajan exactamente entre esferas adyacentes. Entre las dos esferas exteriores, Saturno y Júpiter; colocó un cubo inscrito en la esfera exterior, en el que, a su vez, está inscrita la esfera interior; entre las esferas de Júpiter y Marte.
Después de mudarse a Praga y convertirse en asistente del famoso astrónomo danés Tycho Brahe; Kepler encontró ideas que realmente inmortalizaron su nombre en los anales de la ciencia. Tycho Brahe recopiló observaciones astronómicas durante toda su vida y acumuló enormes cantidades de información sobre el movimiento de los planetas. Después de su muerte, Kepler se hizo cargo de ellos. Estos registros, por cierto, tenían un gran valor comercial en ese momento, ya que podían usarse para compilar horóscopos astrológicos refinados pero hoy en día; los científicos prefieren guardar silencio sobre esta sección de la astronomía temprana.
Introducción a las leyes de Kepler
Mientras procesaba los resultados de las observaciones de Tycho Brahe, Kepler enfrentó un problema que, incluso con las computadoras modernas; podría parecer intratable para alguien, y Kepler no tuvo más remedio que realizar todos los cálculos manualmente. Como la mayoría de los astrónomos de su tiempo, Kepler ya estaba familiarizado con el sistema heliocéntrico de Copérnico y sabía que la Tierra gira alrededor del Sol, como lo demuestra el modelo anterior del sistema solar. Pero, ¿cómo giran exactamente la Tierra y otros planetas? Imaginemos el problema de la siguiente manera: estás en un planeta que, en primer lugar; gira alrededor de su eje y, en segundo lugar, gira alrededor del Sol en una órbita desconocida para ti.
Mirando al cielo, vemos otros planetas, que también se mueven en órbitas desconocidas para nosotros. Nuestra tarea es determinar la geometría de las órbitas y la velocidad de movimiento de otros planetas a partir de los datos de las observaciones realizadas en nuestro globo que gira alrededor de su eje alrededor del Sol. Esto es exactamente lo que Kepler finalmente logró hacer, después de lo cual, sobre la base de los resultados obtenidos.
Primera ley de Kepler
La primera ley describe la geometría de las trayectorias de las órbitas planetarias. Puede recordar de un curso de geometría de la escuela que una elipse es un conjunto de puntos en un plano; la suma de las distancias desde las cuales a dos puntos fijos focos es igual a una constante. Si esto es demasiado difícil para usted, existe otra definición; imagine una sección de la superficie lateral de un cono por un plano en ángulo con su base, sin pasar por la base; esto también es una elipse. La primera ley de las leyes de Kepler simplemente afirma que las órbitas de los planetas son elipses, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.
Excentricidades en grado de alargamiento de las órbitas y su distancia al Sol en el perihelio del punto más cercano al Sol y apogelia en el punto más distante todos los planetas son diferentes; pero todas las órbitas elípticas tienen una cosa en común. Pues el Sol está ubicado en uno de los dos focos de la elipse. Después de analizar los datos de observación de Tycho Brahe, Kepler concluyó que las órbitas planetarias son un conjunto de elipses anidadas. Antes de él, simplemente no se le ocurrió a ningún astrónomo. Difícilmente se puede sobrestimar la importancia histórica de la primera ley de Kepler.
Los astrónomos creían que los planetas se mueven exclusivamente en órbitas circulares, y si esto no encajaba en el marco de las observaciones; el movimiento circular principal se complementaba con pequeños círculos que los planetas describían alrededor de los puntos de la órbita circular principal. Esta fue, principalmente una especie de hecho inmutable que no está sujeto a duda y verificación. Los filósofos argumentaron que la estructura celestial, a diferencia de la terrestre, es perfecta en su armonía; y dado que las formas geométricas más perfectas son el círculo y la esfera, significa que los planetas se mueven en un círculo. Unas de las cosas esenciales fue haber obtenido acceso a los extensos datos de observación de Tycho Brahe.
Segunda ley de Kepler
Esta segunda ley de las leyes de kepler describe el cambio en la velocidad de movimiento de los planetas alrededor del sol. De hecho, los planetas giran alrededor del sol de manera similar. Cuanto más lejos del Sol lleva al planeta la órbita elíptica; más lento es el movimiento, más cerca del Sol más rápido se mueve el planeta. Ahora imagine un par de segmentos de línea que conectan dos posiciones planetarias en órbita con el foco de la elipse en la que se encuentra el Sol.
Junto con el segmento de la elipse que se encuentra entre ellos; forman un sector, cuyo área es precisamente la misma, en un área que está cortada por un segmento de línea recta. Cuanto más cerca está el planeta del Sol, más cortos son los segmentos. Las dos primeras leyes de Kepler tratan de los detalles de las trayectorias orbitales de un solo planeta.
Tercera ley de Kepler
En la tercera ley de Kepler le permite comparar las órbitas de los planetas entre sí. Dice que cuanto más lejos del Sol está el planeta, más tiempo tarda en realizar su revolución completa cuando se mueve en órbita; en consecuencia, más tiempo duraría el año en ese planeta. Hoy sabemos que esto se debe a dos factores. Primero, cuanto más lejos está un planeta del Sol, más largo es el perímetro de su órbita. En segundo lugar, a medida que aumenta la distancia al Sol, la velocidad lineal del movimiento del planeta también disminuye. Esta tercera ley de Kepler ha jugado y sigue jugando un papel importante en la cosmología moderna.
Al observar galaxias distantes, los astrofísicos detectan señales débiles emitidas por átomos de hidrógeno que orbitan muy lejos del centro galáctico, mucho más lejos de lo que suelen estar las estrellas. De acuerdo con el efecto Doppler en el espectro de esta radiación; los científicos determinan la velocidad de rotación de la periferia de hidrógeno del disco galáctico, y sobre ella las velocidades angulares de las galaxias en su conjunto. Los trabajos de este científico que firmemente nos encaminó hacia una correcta comprensión de la estructura de nuestro sistema solar; y hoy siglos después de su muerte, las leyes de Kepler juegan un papel tan importante en el estudio de la estructura del inmenso universo.
