Copernicus, gezegenlerin Güneş‘in etrafında döndüğünü haklı olarak gözlemlese de, yörüngelerini doğru bir şekilde tanımlayan Kepler‘di. 27 yaşında, Kepler zengin bir astronom olan Tycho Brahe‘nin asistanı oldu ve ondan Mars’ın yörüngesini tanımlamasını istedi. Brahe, ölümü üzerine Kepler’in eline geçen bir ömür boyu astronomik gözlemler toplamıştı. (Kendi Dünya merkezli Evren modeline sahip olan Brahe, gözlemlerinin büyük kısmını en azından kısmen Kepler’den sakladı çünkü Kepler’in bunları Kopernik teorisinin doğruluğunu kanıtlamak için kullanmasını istemiyordu.) Bu gözlemleri kullanarak Kepler şunu buldu: gezegenlerin yörüngeleri üç yasayı izledi.
Kepler Dairesi Evrenin Mükemmel Şekli
Çağının birçok filozofu gibi, Kepler de dairenin Evrenin mükemmel şekli olduğuna ve İlahi düzenin bir tezahürü olarak gezegenlerin yörüngelerinin dairesel olması gerektiğine dair mistik bir inanca sahipti. Uzun yıllar boyunca Brahe‘nin Mars’ın hareketleriyle ilgili gözlemlerini dairesel bir yörüngeyle eşleştirmek için uğraştı.
Ancak sonunda Kepler, bir gezegenden Güneş’e çizilen hayali bir çizginin, gezegenin yörüngesinde nerede olduğuna bakılmaksızın, eşit zamanlarda eşit bir uzay alanını süpürdüğünü fark etti. Güneş’ten bir gezegenin belirli bir zamandaki konumuna ve sabit bir zamandaki konumuna (örneğin 5 saat veya 2 gün sonra) bir üçgen çizerseniz, bu üçgenin alanı yörüngenin herhangi bir yerinde her zaman aynıdır. Tüm bu üçgenlerin aynı alana sahip olması için, gezegenin Güneş’e yakınken daha hızlı, Güneş’ten en uzaktayken daha yavaş jeoloji olarak hareket etmesi gerekir.
Güneş’in Etrafındaki Dönüş Süresi
Bu keşif (Kepler’in yörünge hareketinin ikinci yasası haline geldi), Kepler’in birinci yasası haline gelen şeyin gerçekleşmesine yol açtı: gezegenler, Güneş’in bir odak noktasında merkezden kaymış olarak bir elips (ezilmiş bir daire) içinde hareket ediyorlardı.
Kepler’in üçüncü yasası, bir gezegenin Güneş’e olan uzaklığı ile Güneş’in etrafındaki dönüş süresi arasında kesin bir matematiksel ilişki olduğunu gösterir. Gezegenlerin neden bu şekilde hareket ettiklerini açıklamak için kendi üç yasasını bulan Newton’a ilham veren de bu yasaydı.