Conheça as Leis de Kepler
Astronomia

Conheça as Leis de Kepler


Johannes Kepler (1571-1630), conjuntamente com Galileu Galilei, foi responsável pela "pedra angular", que sacramentou o débil senso-comum geocentrista e obcecado por órbitas circulares. Foi Galileu que deu provas da coerência do modelo de Nicolau Copérnico, mas foi Kepler que o "lapidou" e mostrou provas matemáticas da veracidade do modelo lapidado, contribuindo grandemente para a elaboração da Gravitação universal de Newton.

Os primeiros povos a explorar o estudo da astronomia foram os Babilônios e os Egípcios. Porém, os primeiros a desenvolvê-lo enormemente foram os gregos. Em decorrência disso, o pensamento grego sobre os movimentos celestes persistiram por muitos anos na mente dos grandes filósofos, matemáticos e astrônomos que sucederam o período.

A mecânica dos gregos definia, principalmente, a Terra como centro do Universo, com os planetas, a Lua e o Sol a orbitando em órbitas concêntricas perfeitamente circulares (Leia a série A Mecânica aristotélica).
Para que essa concepção conseguisse suprir todos os fenômenos observados no céu (como as alças traçadas no céu pelos planetas), além de obedecer a mecânica de Aristóteles, os esquemas criados envolviam muitas esferas e complicados manejamentos para que condissessem com a Terra no centro do Universo.
Dentre eles, o epiciclo e o deferente, que podem ser compreendidos na imagem.

Por muito tempo, o modelo geocentrista de Ptolomeu foi o mais bem sucedido, mas Nicolau Copérnico demonstrou que com o Sol, e não a Terra, no centro do Universo, eram muito mais coerentes os efeitos observados. Foi Galileu que, com a ampliação da resolução do telescópio, observou que o Sol tinha rotação (o que mostrava que a Terra poderia muito bem rodar também) e viu as Luas de Júpiter, mostrando que havia outro centro de movimento. Além disso, a rotação do Sol e as deformidades da Lua mostravam que o firmamento não era tão perfeito como se pensava.

Mas foi somente com Kepler e sua insistente busca pela verdade e pela exatidão, que 2 000 anos de dogmas aristotélicos foram finalmente derrubados. Com seus cálculos, criou as três leis fundamentais do movimento planetário, conhecidas hoje como as Leis de Kepler.


História


No início do século XVII, Kepler foi trabalhar em Praga, com o astrônomo Tycho Brahe e, iniciou os estudos com os dados observacionais coletados por Tycho (o melhor astrônomo da época). Quando Brahe faleceu, Kepler obteve todos estes dados e então iniciou vinte anos de pesquisa. Observando as posições de Marte periodicamente, observou que, ao tentar descrevê-la como um círculo, simplesmente não conseguia compatibilidade com os dados. 

Mesmo utilizando epiciclos, deferentes, não tinha precisão. Depois de mais de 70 tentativas de entender como era a órbita de Marte, teve resposta: A órbita só podia ser elíptica, e não circular. O Sol estava deslocado do centro da elipse, colocado próximo à um dos vértices. O ponto em que o planeta estivesse próximo do Sol é chamado de Periélio (P) e o mais distante é Afélio (A) - observe a imagem.




As Leis do Movimento Planetário


Primeira Lei: "A órbita de cada planeta em torno do Sol é uma elipse, com o Sol em um dos focos."

Kepler aplicou este pensamento a todos os planetas e observou que a exatidão era absoluta. Estava comprovada a primeira lei de Kepler: As órbitas eram elipses.


Segunda Lei: "A linha que liga o planeta ao Sol percorre áreas iguais em tempos iguais."

Analisando os desenhos e anotações periódicos de Tycho, ele observou que Marte (que era o planeta que mais dados Tycho dispunha) era mais veloz quando mais próximo do Sol. Calculando, obteve a sentença da segunda lei. Newton explicaria futuramente que seria devido ao fato da gravidade ser maior quando o planeta se encontrar mais perto do Sol.
O planeta percorre o espaço entre os dois pares de pontos no mesmo período de tempo.

Terceira Lei: "O quadrado do tempo periódico de um planeta é diretamente proporcional ao cubo de sua distância média ao Sol"

Kepler compreendeu que, se a maior proximidade do Sol representa maior velocidade, então os planetas mais próximos deveriam ser mais velozes que os mais distantes. Utilizando uma série de cálculos, ele foi capaz de chegar à equação exata que indica a proporcionalidade entre a distância média do planeta ao Sol e seu tempo periódico (o tempo que leva para completar uma órbita em torno do Sol). Que seria: Tp² = Dm³.

Graças à estas Leis, Kepler mostrou matematicamente como, de maneira exata, os planetas se moviam. A compatibilidade do sistema com as observações deixaram claro que o Sol era o centro do Sistema Solar e que a Terra era somente mais um planeta movendo-se em uma órbita elíptica em torno dele. Assim, nos desprendemos dos dogmas celestes gregos e nos encaminhamos para estrada correta da compreensão do Universo, na qual ainda estamos.




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