Una din cele mai spectaculoase miscari circulare uniforme
din Univers, este cea a planetelor in jurul Soarelui.
Observatii privind miscarea planetelor au fost facute din antichitate,
deoarece 5 din cele 9 planete (Mercur, Venus, Marte, Jupiter si Saturn)
ale sistemului solar pot fi vazute sub forma unor puncte luminoase
pe cer. Spre deosebire de stele insa aceste puncte isi schimba incet
pozitia relativa fata de stele de la o noapte la alta, asa cum fac
Luna si Soarele.
Au existat inca din antichitate doua teorii care au incercat sa explice
aceasta miscare.
Teoria geocentrica, care porneste de
la principiul ca in centrul Universului se gaseste Pamantul iar toate
celelalte coruri ceresti, se misca in jurul Pamantului a fost propusa
de Hipparcus (190 IC - 120 IC) si mai tarziu Ptolemeu
(90-168). Almagest
lucrarea de baza a lu Ptolemeu, a fost cea mai importanta lucrare
de astronomie in timpul evului mediu. Predictiile lui Ptolemeu se
abateau tot mai mult de la realitatea observata.
Teoria heliocentrica, apare tot in antichitate si este propusa
prima oara de Aristarchus (sec 3 IC). desi propune teoria inainte
de Hipparcus si desi teoria explica mai simplu miscarea planetelor
si mai ales miscarea retrograda, teoria nu este acceptata deoarece
presupune ca Pamantul se misca in jurul Soarelui ca si celelalte planete.
Dupa aproape 2 milenii , Nicolaus Copernicus ()1473-1543, astronom
polonez reia aceasta teorie, si reuseste sa explice si sa calculeze
cu precizie perioadele de revolutie ale planetelor din sistemul solar
intr-o lucrare celebra, publicata in 1543, De
revolutionibus orbium coelestium.
Observatiile astronomice precise au fost continuate in secolele
al XVI-lea si al XVII-lea de astronomi. Trei personalitai ale stiintei
prin realizarile lor au condus la descoperirea uneia din cele mai
importante legi ale naturii.
Tycho Brache (1546-1601) este un astronom danez, care a creat
propriile instrumente astronomice cu acre a efectua cele mai precise
masuratori ale stelelor si planetelor de pana la aparitia lunetelor
si telescopaelor.
Galileo Galilei (1561-1642) fizician, matematician si astronom
italian, este primul care in 1609, foloseste luneta (inventata de
olandezi la finalul secolului al XVI-lea) pentru observarea planetelor.
El descopera fazele lui Venus, 4 din satelitii lui Jupiter (Io, Ganimede,
Europa si Calisto), inelele lui Saturn, craterele de pe Luna si petele
solare. Cu Galileo incepe o noua era in astronomie, cea a instrumentelor
optice.
Johannes Kepler (1571-1630) este un matematician, astronom
si astrolog german, care a lucrat cu Tycho Brache, spre sfarsitul
vietii lui. Folosind datele experimentale ale lui Brache, Kepler descopera
3 legi care ii poarta numele si care permit predictii de mare acuratete
privind miscarea corpurilor ceresti.
Legea I: Planetele se misca in jurul Soarelui
pe traiectorii eliptice, avand Soarele in unul din focare.
Legea a II-a: Aria parcursa de raza vectoare a unei planete
in acelasi interval de timp este aceiasi. Consecinta acestei legi
este ca viteza planetei pe orbita eliptica nu este constanta. Viteza
va fi mai mare la periheliu si mai mica la afeliu.
Legea a III-a: Patratul perioadei de revolutie a unei planete
este proportional cu cubul semiaxei mari al orbitei planetei. (sau
T2/a3=constant).
In acest context istoric in 1642 se naste Isaac Newton (1642-1727),
matematician, fizician, astronom si alchimist, una din cele mai influente
personalitati stiintifice din istoria umanitatii. Intr-o scrisoare
catre Robert Hooke din 1676, Newton spunea: "Daca am reusit
sa vad mai departe este pentru ca am stat pe umerii unor uriasi".
Brache, Galilei si Kepler au fost 3 din acesti uriasi.
Probabil cea mai mare descoperire a lui Newton a fost legea atractiei
universale. Cauza miscarii corpurilor din Univers este atractia universala.
Intre
orice doua corpuri din Univers apare o forta de atractie, proportionala
cu masele celor doua corpuri si invers proportionala cu patratul distantei
dintre ele.
Constanta de proportionalitate k se numeste constanta atractiei
universale si are o valoare foarte mica k=6,672 × 10-11
N m2 kg-2
Legile lui Kepler pot fi deduse din legea
atractiei universale.