Πώς ο Kepler ολοκλήρωσε το Copernicus ηλιοκεντρικό μοντέλο;
1. ελλειπτικές τροχιές: Ο Copernicus πίστευε ότι οι πλανήτες γύρισαν τον ήλιο σε τέλειους κύκλους. Ωστόσο, ο Kepler παρατήρησε ότι οι πλανήτες ακολουθούν στην πραγματικότητα ελλειπτικές τροχιές , με τον ήλιο σε ένα επίκεντρο της ελλειπτικής. Αυτό εξήγησε τις αποκλίσεις μεταξύ των προβλέψεων του μοντέλου του Copernicus και των παρατηρούμενων πλανητικών θέσεων.
2. Μεταβλητή ταχύτητα: Ο Kepler ανακάλυψε ότι οι πλανήτες δεν κινούνται με σταθερή ταχύτητα στις τροχιές τους. Κινούνται γρηγορότερα όταν είναι πιο κοντά στον ήλιο και πιο αργά όταν είναι πιο μακριά. Αυτή ήταν μια σημαντική απόκλιση από την ιδέα της ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης που επικρατεί τότε. Το διατύπωσε αυτό ως τον δεύτερο νόμο της πλανητικής κίνησης: Μια γραμμή που ενώνει έναν πλανήτη και ο ήλιος σαρώνει τις ίσες περιοχές σε ίσο χρονικό διάστημα.
3. Αρμονίες: Ο Kepler διερεύνησε επίσης τη σχέση μεταξύ της τροχιακής περιόδου ενός πλανήτη (ο χρόνος που χρειάζεται για την ολοκλήρωση μιας τροχιάς) και την απόσταση του από τον ήλιο. Βρήκε μια μαθηματική σχέση μεταξύ αυτών των δύο ποσοτήτων, γνωστή ως Τρίτος Νόμος της Πλανητικής κίνησης: Το τετράγωνο της τροχιακής περιόδου ενός πλανήτη είναι ανάλογη προς τον κύβο της μέσης απόστασης του από τον Ήλιο.
Αυτοί οι τρεις νόμοι παρείχαν μια πολύ πιο ακριβή και περιεκτική περιγραφή της πλανητικής κίνησης από το αρχικό μοντέλο του Copernicus. Δεν εξήγησαν μόνο τις παρατηρούμενες θέσεις των πλανητών, αλλά προέβλεπαν επίσης τις μελλοντικές τους θέσεις με αξιοσημείωτη ακρίβεια.
Ως εκ τούτου, ο Kepler δεν τελείωσε μόνο το μοντέλο του Copernicus. Τον μεταμόρφωσε θεμελιωδώς, αντικαθιστώντας την ιδέα των κυκλικών τροχιών με ελλειπτικές και εισάγοντας την έννοια της μεταβλητής πλανητικής ταχύτητας. Αυτό το έργο άνοιξε το δρόμο για την μεταγενέστερη ανακάλυψη του νόμου της καθολικής βαρύτητας του Isaac Newton, που εξήγησε την υποκείμενη δύναμη πίσω από τους νόμους του Kepler.
