Он жил в эпоху, когда еще не было уверенности в существовании некоторой общей закономерности для всех явлений природы. Какой глубокой была у него вера в такую закономерность, если, работая в одиночестве, никем не поддерживаемый и не понятый, он на протяжении многих десятков лет черпал в ней силы для трудного и кропотливого эмпирического исследования движения планет и математических законов этого движения.

Альберт Эйнштейн об Иоганне Кеплере

Планеты и звезды столетиями влекли к себе человечество. Еще в древнейшие времена люди задумывались о происхождении Вселенной. Во II в. н.э. древнегреческий ученый Птолемей в труде «Мегале синтаксис» («Великое построение») описал геоцентрическую систему мира, которая предполагала, что в центре Вселенной находится Земля и все небесные тела движутся вокруг нее. Настоящая астрономическая «революция» произошла в XVI в., когда польский астроном Николай Коперник, опираясь на пифагорейский принцип равномерных круговых движений, разработал теорию движения планет вокруг Солнца. Она была описана в труде «О вращении небесных сфер», опубликованном в 1543 г. Церковь долгое время не принимала гелиоцентрическую систему мира — в 1616 г. ее и вовсе объявили противной Священному писанию в декрете Священной Конгрегации. Последователи Коперника стали подвергаться гонениям, среди них был, например, ученый Галилео Галилей.  

Открыто признавать гелиоцентрическую систему было опасно. Профессор Тюбингенского университета Михаэль Местлин втайне был последователем Коперника, однако обучал студентов астрономии по Птолемею. Исключением стал Иоганн Кеплер — юноша из бедной семьи, поступивший в университет в 1589 г. Местлин дополнительно занимался с талантливым студентом дома, где и познакомил его с учением Коперника. Вскоре Кеплер стал его убежденным сторонником, при этом открыто выражая свои взгляды. Через некоторое время молодой ученый начал помогать с исследованиями датскому астроному Тихо Браге. После его смерти в 1601 г. Кеплер тщательно изучил доставшиеся ему в наследство материалы многолетних астрономических наблюдений Браге. Они наряду с иными имевшимися сведениями позволили Кеплеру сформулировать законы движения планет, которые стали основой теоретической астрономии. 

Иоганн Кеплер

Иоганн Кеплер

Источник: kulturologia.ru

Два закона Кеплера были опубликованы в его главном сочинении «Новая астрономия» еще в 1609 г. Историческое значение первого из них очень велико. До этого астрономы полагали, что планеты перемещаются по круговым орбитам. Если это не соответствовало наблюдениям, то основной круг, по которому двигались планеты, «обрастал» малыми кругами. Философы того времени придерживались мнения, что небесное устройство, в противовес земному, гармонично и совершенно. Самыми совершенными из геометрических фигур считались окружность и сфера, поэтому и планеты должны были двигаться именно по окружности. Это считалось непреложной философской истиной, в которой не было принято сомневаться. Однако проанализировав данные наблюдений Тихо Браге, Иоганн Кеплер понял, что каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсy, в одном из фокусов которого находится Солнце, — это и стало первым законом.  

Второй закон Кеплера зачастую называют законом площадей. Он определяет движение планеты по ее эллиптической орбите и объясняет изменение скорости орбитального движения планеты: чем ближе к Солнцу она находится, тем быстрее движется. Второй закон Кеплера можно сформулировать следующим образом: радиус-вектор планеты (отрезок, соединяющий Солнце и планету) описывает равные площади в равные промежутки времени.

Третий закон Иоганн Кеплер определил лишь спустя десять лет после публикации «Новой астрономии». Ученый предполагал существование закономерностей, которые связывают планетную систему в целом. Спустя много лет упорного труда Кеплеру удалось выявить строгую зависимость между временем обращения планет и их расстоянием от Солнца. Кеплер выяснил, что чем дальше от Солнца находится планета, тем больше занимает ее полный оборот при движении по орбите и тем дольше на этой планете длится «год». Третий закон был описан в «Гармонии мира» и звучал так: квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся друг другу так же, как кубы больших полуосей орбит планет. Все необходимые вычисления, подтвердившие истинность третьего закона, Иоганн Кеплер закончил 15 мая 1618 г. – ровно 404 года назад.

Источники изображений: livejournal, архив портала «Научная Россия».