Die Keplerschen Gesetze sind drei Gleichungen, die die Bewegung astronomischer Körper bestimmen. Keplers Gesetze wurden erstmals vom Astronomen Johannes Kepler aus dem 17. Jahrhundert entdeckt, als er Daten analysierte, die von Tycho Brahe gesammelt wurden. Keplers Gesetze sind eine Erweiterung der früheren heliozentrischen Theorie von Kopernikus und ebneten schließlich den Weg für Isaac Newtons vollständige Theorie der Wechselwirkung von Körpern. Newtons Gravitations- und Bewegungsgleichungen können verwendet werden, um die Keplerschen Gesetze abzuleiten, wenn Sie annehmen, dass es nur zwei Körper gibt, von denen einer fest ist und der andere mit weniger als der Fluchtgeschwindigkeit umkreist. Obwohl die Keplerschen Gesetze ursprünglich entwickelt wurden, um Planetenbewegungen zu erklären, gelten sie für jeden Körper, der sich um einen viel massereicheren Körper bewegt.
Das erste Gesetz von Kepler besagt, dass ein Planet oder jedes andere Objekt in einer Umlaufbahn um die Sonne einer elliptischen Bahn folgt, wobei die Sonne in einem Brennpunkt liegt. Die Form dieser Ellipsen hängt von der Sonnenmasse, der Position des Planeten und der Geschwindigkeit des Planeten ab. Ein Satz von sechs Zahlen, die Keplerschen Elemente genannt werden, kann verwendet werden, um den genauen Pfad anzugeben, den ein Planet verfolgt.
Das zweite Gesetz von Kepler besagt, dass ein Planet in der Umlaufbahn zu gleichen Zeiten gleiche Flächen aufspürt. Wenn Sie eine Linie vom Planeten zur Sonne ziehen und die Fläche addieren, die die Linie während eines bestimmten Zeitintervalls überstreicht, ist sie immer konstant. Dieses Gesetz ist eine Folge der Drehimpulserhaltung; wenn sich der Planet schneller bewegt, muss er auch näher an der Sonne sein. Die Zunahme der zurückgelegten Fläche durch die größere Winkelbewegung und die Abnahme der zurückgelegten Fläche durch die kürzere Distanz müssen sich genau aufheben.
Das dritte Gesetz besagt, dass das Quadrat der Umlaufbahn direkt proportional zum Kubik der großen Halbachse der Umlaufbahn sein muss. Die große Halbachse ist die Hälfte der Gesamtentfernung zwischen dem Perihel oder der nächsten Annäherung an die Sonne und dem Aphel oder der größten Entfernung von der Sonne. Ein sehr weit von der Sonne entfernter Planet wie Neptun hat eine viel größere Umlaufbahn; es bewegt sich auch langsamer und braucht mehr Zeit, um die gleiche Entfernung zurückzulegen als ein Planet wie Merkur. Die genaue Beziehung zwischen Umlaufperiode, Haupthalbachse, Masse und der Gravitationskonstante wurde später von Isaac Newton herausgearbeitet.