Keplersche Gesetze
Die drei Keplerschen Gesetze sind die fundamentalen Aussagen über den Umlauf der Planeten um die Sonne. Der Mathematiker Johannes Kepler entdeckte sie Anfang des 17. Jahrhunderts, als er das kopernikanische System an die präzisen astronomischen Beobachtungen von Tycho Brahe anzupassen versuchte und dabei die Sonne als Bezugspunkt eines tatsächlich heliozentrischen Systems wählte. Ende des 17. Jahrhunderts leitete Isaac Newton die Keplerschen Gesetze in der von ihm begründeten klassischen Mechanik als exakte Lösung des zwischen Planet und Sonne bestehenden Zweikörperproblems (Keplerproblem) her unter der Annahme, dass zwischen den beiden Körpern eine anziehende Kraft (Gravitationskraft) herrscht, die mit dem Quadrat des Abstands abnimmt.
Die Keplerschen Gesetze lauten:
- Erstes Keplersches Gesetz
- Die Bahn eines jeden Planeten ist eine Ellipse, wobei die Sonne in einem der beiden Brennpunkte steht.
- Zweites Keplersches Gesetz
- Die Geschwindigkeit der Planeten auf ihrer Bahnellipse ist nicht konstant, sondern variiert so, dass ein von der Sonne zum Planeten gezogener Fahrstrahl in gleichen Zeitabschnitten gleich große Flächen überstreicht.
- Drittes Keplersches Gesetz
- Die Quadrate der Umlaufzeiten je zweier Planeten verhalten sich zueinander wie die Kuben (die dritten Potenzen) der großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen.
Die Keplerschen Gesetze gelten für die Planeten im Sonnensystem in guter Näherung. Die wahren Positionen am Himmel weichen meist weniger als eine Winkelminute (ca. 1/30 Vollmonddurchmesser) von den berechneten ab. Die Abweichungen werden als Bahnstörungen bezeichnet und beruhen vor allem darauf, dass die Planeten nicht nur durch die Sonne angezogen werden, sondern sich auch untereinander anziehen. Weitere sehr viel kleinere Korrekturen können mit Hilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie berechnet werden.
Die von Kepler gefundenen Gesetze stellten bei der Überwindung der mittelalterlichen und der Begründung der neuzeitlichen Wissenschaft einen wesentlichen Schritt dar. Sie sind insbesondere von grundlegender Bedeutung in der Astronomie.