Cauza miscarii - drumul spre legea atractiei universale

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.