Las leyes de Kepler son tres principios formulados por el astrónomo alemán Johannes Kepler en el siglo XVII, que describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol. Estas leyes son fundamentales para entender la mecánica celeste y sentaron las bases para el desarrollo de la física orbital.
Las tres leyes de Kepler son las siguientes:
Primera ley de Kepler, ley de las órbitas: Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, donde el Sol ocupa uno de los focos de la elipse.
Segunda ley de Kepler, ley de las áreas: La velocidad a la que un planeta se mueve a lo largo de su órbita varía de manera que el radio vector que une al planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
Tercera ley de Kepler, ley de los periodos: El cuadrado del periodo orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita. En otras palabras, el tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol (su periodo orbital) está relacionado con el tamaño promedio de su órbita.
Estas leyes de Kepler proporcionaron una descripción precisa del movimiento planetario y se consideran fundamentales para el desarrollo posterior de la teoría de la gravitación universal por parte de Isaac Newton.
Primera ley de Kepler: ley de las órbitas
La primera ley de Kepler, también conocida como la ley de las órbitas, establece que los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol.
En una elipse, el Sol ocupa uno de los dos focos de la elipse. Esto significa que el camino seguido por un planeta alrededor del Sol no es una circunferencia perfecta, sino una forma ovalada.
La elipse tiene dos puntos especiales: el perihelio y el afelio. El perihelio es el punto de la órbita donde el planeta está más cerca del Sol, mientras que el afelio es el punto más lejano.
La primera ley de Kepler rompió con la antigua creencia de que los planetas se movían en círculos perfectos alrededor del Sol. Fue un avance significativo en nuestra comprensión del sistema solar y sentó las bases para la comprensión posterior de la gravedad y la física orbital.
Segunda ley de Kepler: ley de las áreas
La segunda ley de Kepler, conocida como la ley de las áreas, establece que un planeta se mueve más rápido cuando está más cerca del Sol y más lento cuando está más lejos. En otras palabras, el radio vector que une al planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
Imaginemos una línea que une al centro del Sol con el centro del planeta. A medida que el planeta se mueve a lo largo de su órbita elíptica, esta línea traza un área en el plano orbital. La ley de las áreas establece que el área barrida por esa línea durante un período de tiempo determinado es constante.
Por lo tanto, en su trayectoria elíptica, un planeta cubre áreas iguales en tiempos iguales, lo que implica que pasa más tiempo en la parte más alejada de su órbita y menos tiempo en la parte más cercana al Sol.
Tercera ley de Kepler: ley de los periodos
La tercera ley de Kepler, conocida como la ley de los periodos, establece una relación entre el periodo orbital de un planeta y el tamaño promedio de su órbita. Es una ley que describe cómo varían los periodos de revolución de los planetas alrededor del Sol.
La tercera ley de Kepler se puede expresar de la siguiente manera: el cuadrado del periodo orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita. Matemáticamente, se expresa como:
T2 = k * r3
Donde
T es el periodo orbital del planeta.
r es la longitud del semieje mayor de su órbita.
k es una constante que depende de la masa del Sol.
En otras palabras, cuanto mayor es la distancia media de un planeta al Sol, mayor será su periodo orbital al cuadrado. Esta ley establece una relación proporcional entre el tamaño de la órbita y el tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol.
La tercera ley de Kepler es importante porque proporciona una forma de comparar las órbitas y períodos orbitales de diferentes planetas. Además, sirve como base para comprender y calcular las órbitas de otros objetos en el sistema solar, como lunas y asteroides.