Comment les planètes se déplacent est l’une des premières questions auxquelles les scientifiques anciens ont été confrontés en essayant de déterminer les règles de l’univers. Les premières théories postulaient que la Terre était le centre de l’univers et que tous les objets célestes tournaient autour d’elle. Avec les découvertes de Galilée, il a été révélé que le soleil, et non la Terre, était le centre de notre système solaire, et que les planètes se déplaçaient autour de lui à des vitesses et des angles variables. Les théories actuelles du mouvement planétaire sont basées sur les travaux de l’astronome allemand du XVIe siècle Johannes Kepler.
Utilisant les travaux de son mentor, Tycho Brahe, comme base de ses théories, Kepler a changé les mondes de l’astronomie et de la physique grâce à ses trois lois du mouvement planétaire. Bien qu’à l’époque, seules six planètes étaient connues, ses théories ont été confirmées plus d’un siècle plus tard par Newton et ont bien résisté pendant plus de 400 ans. Bien que ses théories soient quelque peu déroutantes pour le non-astronome, elles ont considérablement changé les règles du jeu pour le monde de la science planétaire.
La première loi que Kepler a déterminée était que le mouvement planétaire est elliptique plutôt que cyclique. Plutôt que de se déplacer selon un motif circulaire autour du soleil, chaque planète se déplace sur une orbite de forme ovale. Cette loi était en désaccord complet avec les théories dominantes du mouvement planétaire qui existaient depuis l’époque d’Aristote, mais des preuves scientifiques accablantes ont finalement prouvé que la nouvelle théorie de Kepler était vraie.
La deuxième loi de Kepler traite de la vitesse à laquelle les planètes se déplacent en suivant leur orbite. Les planètes changent de vitesse par rapport à leur position par rapport au soleil ; quand ils sont plus près, ils accélèrent, et quand ils sont plus loin, ils ralentissent. La deuxième loi de Kepler stipule que sur des périodes de temps égales, une planète se déplacera sur une distance égale. Fondamentalement, la distance qu’il parcourrait en un mois est plus longue mais à une vitesse plus élevée lorsqu’il est proche du soleil, tandis que loin du soleil, il se déplacerait plus lentement mais aurait moins de distance à parcourir. Selon cette loi du mouvement planétaire, la vitesse équilibre la distance, de sorte qu’une planète couvrira presque toujours la même distance dans une période de temps donnée.
La troisième loi du mouvement planétaire que Kepler a devinée est de nature plus mathématique et compliquée. Alors que les deux premières lois traitent de la façon dont une planète se déplace par rapport au soleil, la troisième loi compare les mouvements d’une planète à ceux d’autres planètes. En gros, si vous mettez au carré le temps qu’une planète met pour terminer une orbite et que vous le divisez par la distance moyenne cubique de la planète au soleil, vous obtiendrez un rapport presque identique pour chaque planète. Cela signifie que le temps d’orbite d’une planète est directement proportionnel à la taille de l’orbite, de sorte que le rapport est presque exactement le même, quelle que soit la planète décrite.
Le mouvement planétaire aide à décrire les règles du système solaire, mais son utilité ne s’arrête pas là. En plus d’expliquer comment les planètes se déplacent, il aide également les scientifiques modernes à déterminer les modèles d’orbite des satellites et d’autres objets fabriqués par l’homme et mis dans l’espace. Les lois de Kepler ont également contribué à expliquer le modèle d’orbite de nouvelles planètes qui viennent d’être découvertes par la technologie de pointe, même si nous ne pouvons pas les observer visuellement.