Allgemein

Die wahre Form der Planetenbahnen wurde zu Beginn des 17. Jahrhunderts von Johannes Kepler ermittelt. Er konnte sich auf die Beobachtungsdaten des dänischen Astronomen Tycho Brahe stützen, der auf seiner zwischen Dänemark und Schweden liegenden Sternwartinsel Hven - noch ohne Fernrohr - die Positionen der Planeten über einen Zeitraum von rund 20 Jahren mit hoher Genauigkeit vermessen und aufgeschrieben hatte. Kepler fand, dass die Bahn des Mars keine exakte Kreisform haben konnte (tatsächlich weicht sie von allen Bahnen der damals bekannten äusseren Planten am stärksten von einer Kreisbahn ab).

Nach sechs Jahren sorgfältiger Auswertung und Rechnung fand Kepler, dass sich die Planeten in Wirklichkeit auf Ellipsenbahnen bewegen. Diese Erkenntnis (1. Keplersches Gesetz) wurde 1609 zusammen mit einem weiteren Lehrsatz veröffentlicht; er besagt, dass sich die Bahnengeschwindigkeit eines Planeten vom Sonnenabstand verändert und in Sonnennähe grösser als in Sonnenferne ist (2. Keplersches Gesetz). Ein drittes Gesetz, das einen Zusammenhang zwischen Sonnenabstand und Umlaufperiode herstellt, folgte zehn Jahre später. Die Keplerschen Gesetze stützten das heliozentische Weltbild des Kopernikus und ebneten den Weg für sie Newtonsche Gravitationstheorie zur Erklärung der Planetenbewegung.

Über seine Person

Johannes Kepler, geboren am 27.12. 1571 in Weil der Stadt (Württ.), getorben am 15.11.1630 in Regensburg. Kepler wuchs unter unerfreulichen äusseren Verhältnissen heran; seine Begabung war aber so offensichtlich, dass er schon als Zwölfjähriger von seinen Gönnern auf eine Klosterschule geschickt wurde. Als Siebzehnjähriger ging er an das protestantisch-theologische Stift in Tübingen, um Theologe zu werden. In Tübingen erwarb er 1591 die Magisterwürde. Tatsächlich widmete er sich in Tübingen mit grösstem Vergnügen mathematischen und astronomischen Studien, wobei er vor allem Mich. Maestlin (1550-1631) sein Lehrer war. Dieser führte ihn auch in die copernicanische Lehre ein und begeisterte ihn dafür.

1594 ging Kepler als Lehrer fr Mathematik nach Graz, wo er im folgenden Jahr sein erstes Werk ''Mysterium Cosmographicum'', schrieb. Hier in versuchte er , die im copernicanischen System gegebenen Kreisbahnen der Planeten mit den fünf regelmässigen (platonischen) Körpern der Geometrie in Verbindung zu bringen und so die Naturgegebenheit der neuen Lehre darzutun zum Beispiel sollte sich die Marsbahn ergeben, wenn man die (kreisförmig gedachte) Erdbahn mit einem Dodekaeder (gleichmässiges Zwölfeck) und den diesen und den diesen umschliessenden Kreis sucht. Kepler bemerkte bald selbst, dass diese Spekulation nicht mit der Beobachtung in Einklang zu bringen waren. Das Buch brachte ihm aber viel Anerkennung ein, auch die von Galilei und vor allem Tycho Brahe, der ihn allerdings mahnte, sich an die Beobachtungen zu halten.

Keplersche Gesetze

Von Kepler gefundene Gesetze, die die Bewegung der Planeten im Sonnensystem beschreiben. Kepler stellte diese Gesetze empirisch, nach Beobachtungen der Planetenbewegungen, auf, theoretisch lassen sie sich aus dem von Newton später gefundenen Gravitationsgesetz ableiten (®Gravitation).

Das 1.Keplersche Gesetz macht eine Aussage über die Bahnform. Es lautet: Die Planeten bewegen sich in Ellipsen, in deren einem Brennpunkt sich der Mittelpunkt der Sonne befindet.

Das 2.Keplersche Gesetz macht eine Aussage über die Bahnbewegung: Der Radiusvektor, d.h. die Verbindungslinie Sonne-Planet, überstreicht in gleichen Zeiträumen gleiche Fläche (Flächensatz) das bedeutet, dass sich der Planet in Sonnennähe rascher bewegt als in Sonnenferne.

Das 3. Keplersche Gesetz befasst sich mit dem Verhältnis von Umlaufszeit und mittlerer Entfernung von der Sonne: Das Quadrat der Umlaufszeit ist gleich gross wie der Qubus (3. Potenz) des mittleren Abstandes von der Sonne eines Planeten.