Astronomen Ptolemaios , en romersk borger av Egypt , var den fremste astronomen ikke bare av sin egen dag , men for hundrevis av år før og etter . Ptolemaios levde godt før en alder av vitenskap , før målinger og eksperimenter ble ansett som viktigere enn filosofi. Så Ptolemaios observasjoner var basert på tre filosofiske forutsetninger: objekter i himmelen bare beveger seg i perfekte sirkler , objekter i himmelen aldri endre , og jorden er i sentrum av universet . Ptolemaios registrert observasjoner av bevegelser av planetene . Men med disse regler å følge , den matematiske modellen av universet han kom opp med i år 150 spådde planetene som reiser i sirkler på sirkler på sirkler . Det nesten virket, men det var en komplisert rotet som hadde ingen sjanse til nøyaktig forklare bevegelse av planetene .
Kopernikus , Brahe og Kepler
Copernicus fikk pålegg av planetene riktig , men fordi han antok sirkulære baner , bevegelser han spådde var feil .
Etter 1400 år , Nicolaus Copernicus publisert en modell av solsystemet som satte solen i sentrum med planetene i bane . Men han har også satt hver planet i en sirkulær bane , slik at hans modell ikke forutsi bevegelsen av planetene svært godt . Like etter den danske astronomen Tycho Brahe utviklet instrumenter som gjorde utrolig nøyaktige målinger av bevegelse av planetene . Ønsker å passe disse observasjonene til Ptolemaios modell , kunne han ikke få sin egen modell for å fungere veldig bra heller. Johannes Kepler jobbet med Brahe til Brahe død og fortsatte å analysere Brahes data etter det. I de første årene av det 17. århundre , Kepler kom opp med en fungerende regelverk for bevegelse av planetene .
Keplers lover
Kepler kom opp med tre lover som presist beskriver bevegelse av alle planetene . Først planetene går i bane rundt solen i elliptiske baner , med sola i ett fokus på ellipsen . For det andre , en linje som forbinder en planet til solen feier ut like områder i like tider . Tredje , er forholdet mellom kvadratet av en planets periode til kuben sin hovedaksen er konstant for alle planeter . Sammen beskrive disse reglene hvordan planetene beveger seg rundt solen. Planetene går i bane i ellipser , eller flate sirkler , med graden av flat- gitt av baneeksentrisiteten . Når en planet er lenger vekk fra solen , den beveger seg saktere ; på sitt nærmeste tilnærming , den beveger seg raskest, som antydet av Keplers andre lov . Avstanden og tiden følge Keplers tredje regelen nesten perfekt . Men ingen visste hvorfor Keplers lover jobbet .
Isaac Newton
Ikke lenge etter , utviklet Isaac Newton sin teori om gravitasjon . Gravitasjonskraftenmellom sola og en planet er gitt ved følgende ligning :
- GX ( solens masse) /radius ^ 2
hvor G er gravitasjonskonstanten og avstand representerer avstanden mellom sola og planeten . Den resulterende ligning er som følger : en
radius = ( minste radius ) X (1 + e ) /( 1 + e X cos [ theta ] )
hvor theta er vinkelen for linjen mellom sola og planeten . Som Kepler hadde bestemt , er denne ligningen for en ellipse , med eksentrisitet e . Keplers to andre lover er også konsekvensene av Newtons teori om gravitasjon .