1609년천문학
케플러의 행성 운동 법칙
케플러가 튀코 브라헤의 관측 자료를 분석해 행성 궤도가 원이 아닌 타원임을 밝히고(제1법칙), 면적 속도 일정 법칙(제2법칙)을 1609년 『천문학의 새로운 과학(Astronomia Nova)』에 발표했다. 주기와 거리의 수학적 관계(제3법칙, T²∝a³)는 1619년 『세계의 조화(Harmonices Mundi)』에서 별도로 발표됐다. 2천 년의 믿음을 깨고 뉴턴 중력의 길을 열었다.
“케플러는 완벽한 원을 포기함으로써 우주의 참된 법칙을 얻었다.”
이야기의 시작
2천 년 동안 완벽한 원이어야 했던 궤도가, 사실은 찌그러진 타원이었다.
발견 전
플라톤 이래 하늘의 운동은 '완벽한 형태' 즉 원이어야 한다는 믿음이 지배했고, 코페르니쿠스조차 원 궤도를 고집했다.
질문
튀코의 화성 데이터와 단 8각분(약 0.13도)의 오차도 없이 맞는 궤도 형태는 무엇인가?
발견
케플러는 화성 궤도를 정확히 재현하려다 8년 끝에 타원이어야만 한다는 것을 발견했다. 제1·2법칙(타원 궤도, 면적 속도 일정)은 1609년에, 주기와 거리의 관계를 나타내는 제3법칙(T²∝a³)은 1619년에 발표됐다.
당시 반응
원 궤도에 집착하던 다른 천문학자들에게는 충격이었지만, 정밀도 앞에 저항은 사라졌다.
세상이 바뀐 점
뉴턴이 훗날 이 법칙들을 만유인력으로 단번에 유도함으로써 행성 운동이 완전히 설명됐다.
오늘날
인공위성과 우주 탐사선의 궤도 설계가 모두 케플러 법칙 위에 있다.