Wie sich Planeten bewegen, ist eine der frühesten Fragen, mit denen sich alte Wissenschaftler auseinandersetzten, als sie versuchten, die Regeln des Universums zu bestimmen. Frühe Theorien postulierten, dass die Erde das Zentrum des Universums ist und alle Himmelsobjekte um sie kreisen. Mit den Erkenntnissen von Galileo wurde enthüllt, dass die Sonne, nicht die Erde, das Zentrum unseres Sonnensystems war und die Planeten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Winkeln um sie bewegten. Die heutigen Theorien der Planetenbewegung basieren auf den Arbeiten des deutschen Astronomen Johannes Kepler aus dem 16. Jahrhundert.
Mit der Arbeit seines Mentors Tycho Brahe als Grundlage für seine Theorien veränderte Kepler die Welten der Astronomie und Physik durch seine drei Gesetze der Planetenbewegung. Obwohl zu dieser Zeit nur sechs Planeten bekannt waren, wurden seine Theorien mehr als ein Jahrhundert später von Newton bestätigt und haben sich seit über 400 Jahren bewährt. Obwohl seine Theorien für Nicht-Astronomen etwas verwirrend sind, haben sie das Spielfeld für die Welt der Planetenwissenschaften stark verändert.
Das erste Gesetz, das Kepler feststellte, war, dass die Planetenbewegung eher elliptisch als zyklisch ist. Anstatt sich kreisförmig um die Sonne zu bewegen, bewegt sich jeder Planet auf einer ovalen Umlaufbahn. Dieses Gesetz stand im Widerspruch zu den vorherrschenden Theorien der Planetenbewegung, die seit der Zeit von Aristoteles existierten, aber überwältigende wissenschaftliche Beweise bewiesen schließlich, dass Keplers neue Theorie wahr war.
Das zweite Keplersche Gesetz befasst sich mit der Geschwindigkeit, mit der sich Planeten bewegen, während sie ihrer Umlaufbahn folgen. Planeten ändern ihre Geschwindigkeit relativ zu ihrer Position zur Sonne; wenn sie näher sind, beschleunigen sie, und wenn sie weiter weg sind, verlangsamen sie sich. Das zweite Keplersche Gesetz besagt, dass sich ein Planet über gleiche Zeiträume um die gleiche Entfernung bewegt. Grundsätzlich ist die Strecke, die es in einem Monat zurücklegt, länger, aber mit höherer Geschwindigkeit, wenn es nahe der Sonne ist, während es sich weit von der Sonne entfernt langsamer bewegen würde, aber weniger Strecke zurücklegen muss. Nach diesem Gesetz der Planetenbewegung gleicht die Geschwindigkeit die Entfernung aus, sodass ein Planet in einem bestimmten Zeitraum fast immer die gleiche Entfernung zurücklegt.
Das dritte Gesetz der Planetenbewegung, das Kepler erraten hat, ist mathematischer und komplizierter. Während sich die ersten beiden Gesetze damit befassen, wie sich ein Planet relativ zur Sonne bewegt, vergleicht das dritte Gesetz die Bewegungen eines Planeten mit anderen Planeten. Grundsätzlich gesagt, wenn Sie die Zeit, die ein Planet braucht, um eine Umlaufbahn zu vollenden, quadrieren und durch die kubische durchschnittliche Entfernung des Planeten zur Sonne dividieren, erhalten Sie für jeden Planeten ein nahezu identisches Verhältnis. Dies bedeutet, dass die Umlaufzeit eines Planeten direkt proportional zur Größe der Umlaufbahn ist, sodass das Verhältnis unabhängig davon, welcher Planet beschrieben wird, fast genau gleich ist.
Die planetarische Bewegung hilft, die Regeln des Sonnensystems zu beschreiben, aber ihr Nutzen endet hier nicht. Es erklärt nicht nur, wie sich die Planeten bewegen, sondern hilft modernen Wissenschaftlern auch, die Umlaufmuster von Satelliten und anderen von Menschenhand geschaffenen Objekten im Weltraum zu bestimmen. Keplers Gesetze haben auch dazu beigetragen, das Bahnmuster neuer Planeten zu erklären, die gerade von fortschrittlicher Technologie entdeckt werden, auch wenn wir sie nicht visuell beobachten können.