Cómo se mueven los planetas es una de las primeras preguntas a las que se enfrentaron los científicos antiguos al tratar de determinar las reglas del universo. Las primeras teorías postulaban que la Tierra era el centro del universo y que todos los objetos celestes orbitaban a su alrededor. Con los hallazgos de Galileo, se reveló que el sol, no la Tierra, era el centro de nuestro sistema solar, y los planetas se movían a su alrededor a diferentes velocidades y ángulos. Las teorías actuales del movimiento planetario se basan en el trabajo del astrónomo alemán del siglo XVI Johannes Kepler.
Usando el trabajo de su mentor, Tycho Brahe, como base para sus teorías, Kepler cambió los mundos de la astronomía y la física a través de sus tres leyes del movimiento planetario. Aunque en ese momento solo se conocían seis planetas, sus teorías fueron confirmadas más de un siglo después por Newton y se han mantenido bien durante más de 400 años. Aunque sus teorías son algo desconcertantes para el no astrónomo, cambiaron enormemente el campo de juego para el mundo de la ciencia planetaria.
La primera ley que determinó Kepler fue que el movimiento planetario es elíptico en lugar de cíclico. En lugar de moverse en un patrón circular alrededor del sol, cada planeta se mueve en una órbita de forma ovalada. Esta ley estaba en completo desacuerdo con las teorías predominantes del movimiento planetario que habían existido desde la época de Aristóteles, pero una abrumadora evidencia científica finalmente demostró que la nueva teoría de Kepler era cierta.
La segunda ley de Kepler se ocupa de la velocidad a la que se mueven los planetas mientras siguen su órbita. Los planetas cambian de velocidad en relación con su posición con respecto al sol; cuando están más cerca, aceleran y cuando están más lejos, disminuyen la velocidad. La segunda ley de Kepler establece que durante períodos iguales de tiempo, un planeta se moverá a la misma distancia. Básicamente, la distancia que viajaría en un mes es más larga pero a mayor velocidad cuando está cerca del sol, mientras que lejos del sol se movería más lento pero tendría menos distancia que cubrir. De acuerdo con esta ley del movimiento planetario, la velocidad equilibra la distancia, por lo que un planeta casi siempre cubrirá la misma distancia en un período de tiempo determinado.
La tercera ley del movimiento planetario que adivinó Kepler es de naturaleza más matemática y complicada. Mientras que las dos primeras leyes se refieren a cómo se mueve un planeta en relación con el sol, la tercera ley compara los movimientos de un planeta con los de otros planetas. Básicamente, si cuadras la cantidad de tiempo que un planeta tarda en completar una órbita y la divides por la distancia promedio al cubo del planeta al sol, obtendrás una proporción casi idéntica para cada planeta. Esto significa que el tiempo de órbita de un planeta es directamente proporcional al tamaño de la órbita, por lo que la proporción es casi exactamente la misma sin importar qué planeta se describa.
El movimiento planetario ayuda a describir las reglas del sistema solar, pero su utilidad no termina ahí. Además de explicar cómo se mueven los planetas, también ayuda a los científicos modernos a determinar los patrones en órbita de los satélites y otros objetos hechos por el hombre puestos en el espacio. Las leyes de Kepler también han ayudado a explicar el patrón de órbita de nuevos planetas que recién están siendo descubiertos por tecnología avanzada, incluso si no podemos observarlos visualmente.