Il moto dei pianeti intorno al Sole fu descritto dall’Astronomo tedesco Johannes Kepler, che in italiano chiamiamo Keplero. Egli nel Seicento formulò tre leggi, notte appunto come leggi di Keplero.
La prima legge di Keplero afferma: i pianeti percorrono orbite ellittiche e il Sole occupa uno dei due fuochi dell’ellisse.
Se l’orbita del pianeta è ellittica e non circolare, come credeva Copernico, la distanza del pianeta dal Sole, durante il suo moto di rivoluzione, varia. Infatti il punto in cui il pianeta è più vicino al Sole è detto perielio, quello più lontano è detto afelio.
La seconda legge di Keplero afferma: durante il moto di rivoluzione, la linea ideale che unisce il centro del pianeta al centro del Sole (raggio vettore) copre aree uguali in tempi uguali. Un pianeta quindi non percorre la sua orbita sempre alla stessa velocità, infatti i pianeti sono più veloci quando sono più vicini al Sole, quindi in perielio, e più lenti quando sono più lontani, cioè in afelio.
Per esempio quando la Terra è più vicina al Sole il raggio vettore è più piccolo e per coprire la stessa area in tempio uguali deve percorrere un arco di ellisse più lungo, quindi deve viaggiare a una velocità maggiore.
La terza legge di Keplero afferma: il quadrato dei tempi (espressi in anni), necessari per percorrere l’intera orbita intorno al Sole (periodo di rivoluzione) è proporzionale al cubo del semiasse maggiore dell’orbita (ossia la distanza media del Sole espressa in milioni di chilometri).
Questa legge ci dice che più un pianeta è lontano dal Sole , maggiore sarà il tempo che impiega a percorrere la sua orbita; la velocità media di un pianeta più lontano dal Sole sarà minore (impiegherà più tempo) della velocità di un pianeta più vicino. Per esempio Mercurio, che è più vicino al Sole ha una velocità molto più alta di Nettuno che è molto più lontano dal Sole.
Keplero con le sue leggi spiegò come si muovono i pianeti, ma non fu in grado di spiegare perchè si muovono. A questa cosa ci pensò Isaac Newton, il quale partendo da ciò che aveva dimostrato Galileo Galilei e cioè che in assenza di forze esterne, per inerzia un corpo tende a muoversi di moto rettilineo uniforme. Quindi se un pianeta ruota intorno al Sole ci deve essere una forza di attrazione che lo costringe a deviare dal moto rettilineo uniforme e ad orbitare intorno al Sole.
Newton fu quindi capace di intuire l’esistenza di questa forza di attrazione, così formulò la legge di gravitazione universale. Tale legge dice: due corpi si attraggono con una forza (F) di intensità direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse (m) e inversamente proporzionale al quadrato delle loro distanze (d).
G = costante di gravitazione universale.
Quindi due corpi si attraggono reciprocamente , ma prevale l’attrazione di quello con massa maggiore. Così il Sole prevale sulla Terra che gli orbita intorno, mentre la Luna, satellite della Terra, poichè è più piccola è costretta a sua volta a ruotare intorno al nostro pianeta.
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