VITA:

Keplero rappresenta il prototipo del fisico teorico: uno scienziato che si preoccupa non tanto di fare nuove misure, ma di interpretare quelle a disposizione. "Mi sono proposto di dimostrare con questa operetta, o lettore, che Dio Ottimo Massimo, nella costruzione del mondo e nella disposizione dei cieli, guardò ai cinque corpi solidi e regolari che tanto sono stati celebrati fin dal tempo di Pitagora e di Platone e che dispose numero, proporzioni e movimenti delle cose celesti secondo le proprietà di quei corpi."

Johann Kepler nacque da famiglia luterana a Weil nel Wurttemberg, ricevette un'educazione religiosa presso il seminario della città. Frequentò l’università protestante di Tubinga,roccaforte della ortodossia luterana, con l'intento di essere ordinato.Oltre agli insegnamenti di greco ed ebraico seguì il corso del più famoso astronomo del tempo, Michael Maestlin, che gli fece conoscere sia il sistema tolemaico che quello copernicano.Keplero si convinse della realtà fisica di quest'ultima; abbandonò quindi il progetto di prendere gli ordini e accettò un impiego come insegnante di matematica di Graz. Scrisse nel 1595 il Mysterium cosmographicum nel quale elaborò una propria teoria cosmologica affrontando il problema del perché dei moti dei pianeti e della loro velocità. Grazie a quest'opera venne chiamato a Praga come assistente del Matematico Imperiale Brahe; nel 1601, alla morte di questi, gli successe nella prestigiosa carica. Nel 1604 scopre una supernova. Quando muore l'imperatore Rodolfo a causa del forte clima antiprotestante è costretto a trasferirsi a Linz. Negli ultimi anni diviene astronomo di fiducia del generale Wallenstein. 

Keplero pubblica anche De fundamentis astrologiae certioribus; Ad Vitellione paralipomena, De stelle nova, De Iesu Christi Salvatoris nostri vero anno natalizio. Nel 1606 ha anche terminato il suo capolavoro: Astronomia nova seu Physica coelestis.   Nell’Astronomia nova Keplero dà conto dei 70 tentativi che ha compiuto per far rientrare i dati ottenuti da Thyco relativamente ai moti di Marte nelle varie combinazioni di circoli ricavabili dall’astromia tolemaica e da quella copernicana. Il disaccordo fra le previsioni e le osservazioni di Thyco era solo di 8 minuti di grado.  

TEORIA:

Nella sua cosmologia, il sole è al centro dell’universo, e si configurava come la sede della vita, del moto e dell’anima del mondo. Le stelle fisse sono in quiete; i pianeti hanno un’attività secondaria di moto. Al sole, che supera in splendore e bellezza tutte le cose compete quell’atto primo che è il più nobile di tutti gli atti secondi. Immobile e fonte di movimento, il sole è l’immagine stessa di Dio Padre. Non solo l’universo, ma l’astronomia diventavano eliocentriche. Il sole era concepito non solo come il centro architettonico del cosmo, ma come il suo centro dinamico.

Ciò che costituì per Keplero una vera e propria ossessione, fu la ricerca di una legge che, in qualche modo, non solo potesse giustificare la forma di ogni singola orbita e i legami tra ognuna di esse e le altre, ma rendesse anche conto del perché la distribuzione e il numero dei pianeti fossero proprio quelle osservate e non altre. Elaborando i dati delle osservazioni astronomiche di Brahe, giunge a formulare le due leggi sul moto di un pianeta intorno al Sole.      

PRIMA LEGGE:

"I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi."

Keplero trovò che la terra descriveva una traiettoria quasi circolare, in modo che la posizione del sole e quella del centro dell’orbita non coincidessero. Poi, si rese conto che la velocità della terra era maggiore in prossimità del perielio che dell’afelio. La sua ricerca dunque cercò di evidenziare perché le orbite dei pianeti dovessero essere proprio ellittiche: ritenne che ogni pianeta potesse essere considerato un enorme magnete e che le orbite ellittiche fossero il risultato dell’iterazione di ciascuno di essi con la forza magnetica emessa dal sole.

SECONDA LEGGE:

"Le aree descritte dal raggio vettore tracciato dal sole ai pianeti sono proporzionali ai tempi impiegati a descriverle."

La variazione della velocità di un pianeta lungo la sua orbita è tale che il raggio vettore che congiunge il pianeta al sole descriva aree uguali in tempi uguali.

Il raggio vettore (SP) è il segmento che congiunge il Sole con la posizione in cui si trova il pianeta. Per esempio, siccome le aree dei due triangoli curvilinei PSP' e ASA' sono uguali, il pianeta impiega lo stesso tempo per percorrere il tratto PP' e AA'. La sua velocità nel perielio è quindi maggiore che nell' afelio.        

Da questa legge combinata con la precedente è possibile prevedere la posizione di un pianeta in qualunque istante. Contemporaneamente, poiché le orbite e le velocità che aveva calcolato non gli sembravano riflettere alcuna armonia del mondo, si dedicò a ricercare un’opportuna combinazione di parametri, che espresse nella legge armonica.

TERZA LEGGE:

"I quadrati dei tempi impiegati dai pianeti a descrivere le proprie orbite sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle rispettive orbite ellittiche."

Se a' e a" sono i semiassi maggiori dell'ellisse descritta dai due pianeti, i cui periodi di rivoluzione sono rispettivamente T'' e T " si ha: (T')²:(T")²=(a')³:(a")³

Quindi il periodo di rivoluzione aumenta con la distanza dei pianeti dal Sole.

Le leggi di Keplero, oltre a valere per il sistema solare, valgono anche per il sistema Giove e i satelliti e terra e satelliti artificiali. Lo scopo principale dell’opera di Keplero è quello di scoprire come Dio abbia organizzato l'universo: profondamente religioso è infatti persuaso dell'esistenza di un ente divino che abbia creato l'universo secondo un preciso piano matematico il quale può essere svelato solo analizzando dati numerosi e accurati.

Si deve a Keplero l'abbandono dell'idea di orbite planetarie e circolari corrette da complicati epicicli, in favore di orbite ellittiche.