為什麼把開普勒稱為「天空立法者」？

　1630年11月15日，偉大的天文學家開普勒在雷根斯堡逝世。開普勒為人類留下了行星運動三定律和《魯道夫星表》等遺產，被後世尊稱為「天空立法者」。

　　約翰·開普勒（1571—1630）德國天文學家。青年時代即顯示出卓越的理論思維才能，深受天文學家第谷的欣賞。1600年他訪問第谷，次年第谷逝世。開普勒通過分析第谷的觀測資料總結出了行星運動三定律，發展了哥白尼的日心說。他在天文學上的貢獻還有：觀測並研究了1604年出現的超新星，改進了折射望遠鏡，用第谷的觀測資料編製星表，預報了水星和金星的凌日等。

　　開普勒分析了丹麥天文學家第谷畢生積累的天文觀測資料，總結出關於行星運動的三個定律，世稱開普勒行星運動三定律。它們分別是：

　　（1）行星環繞太陽運行的軌道是橢圓，太陽在這橢圓的一個焦點上。

　　（2）連接太陽和行星的向徑，在相等的時間間隔內掃過相等的面積。

　　（3）行星繞太陽運行的軌道周期的平方與它們軌道半長徑的立方成正比。

　　太陽在橢圓軌道的一個焦點上。行星在軌道上運動時與太陽的距離不是恆定的。在PP[沈岩1] 點離太陽最近，稱為近日點。在AA點離太陽最遠，稱為遠日點。因為引力與距離的平方成反比，所以，行星在近日點受到的太陽引力最強，運動的速度也最快。行星在遠日點受到的太陽引力最弱，運動的速度也最慢。

　　地球在近日點時，離太陽14?710萬千米，速度是30.27千米/秒，遠日點的距離為15?210萬千米，速度是29.28千米/秒。這樣，在相等的時間間隔tt內，行星在近日點附近走的弧線abab，比遠日點走的弧線cdcd長，而面積SabSab和ScdScd則相等。這就是開普勒第二定律的內容。

　　太陽系中的行星，離太陽越遠的，公轉周期就越長。例如，木星到太陽的距離是日地距離的5倍多，而公轉周期是地球的12倍。開普勒第三定律把各個行星的公轉周期與它們的軌道半長徑聯繫起來了。如果一個行星的軌道半長徑為a1a1，公轉周期為P1P1；第二個行星的軌道半長徑為a2a2，公轉周期為P2P2，它們必定滿足下面的關係：

　　P22P21=a32a31。P22P12=a23a13。

　　開普勒行星運動定律的發現具有極其深遠的意義。首先，發展了哥白尼日心體系。原來，哥白尼受天體只能做勻速圓周運動的陳舊觀念的束縛，為使日心體系的計算結果能與實際的天象相吻合，他仍然因襲了均輪、本輪甚至本輪套本輪的舊例，以至於他的日心體系仍然要引進30多個大大小小的圓圈。開普勒以他的創新性思維和過人膽識，摒棄了2000年來陳陳相因的均輪和本輪觀念，以橢圓軌道描繪行星的運動，使太陽系的圖像變得十分簡潔明了。這為太陽系的研究奠定了堅實的基礎。其次，行星運動三定律為萬有引力定律的發現準備了條件。牛頓正是從這些定律推導出了萬有引力定律。正是由於這一輝煌成就，開普勒被譽為「天空立法者」。