Johannes Kepler

Förutom astronomi studerade Kepler även astrologi, matematik och optik. På hans tid var astronomi och astrologi nära förbundna, även om Kepler tvivlade på att astrologin kunde ge exakta förutsägelser. Kepler och många andra vetenskapsmän brevväxlade med varandra. I breven diskuterade, kritiserade och berömde de varandras arbeten, vilket ibland ledde till både vänskap och hårda konflikter. Tycho Brahe hade 1599 blivit kejserlig matematiker hos kejsar Rudolf II och anställde Kepler.

Tycho Brahe hade studerat himlakropparna i över tjugo år och gjort mycket noggranna observationer. Med hjälp av dem hade han också utvecklat en egen modell av universum. Kepler fick i uppgift att använda Brahes material för att matematiskt undersöka framförallt planeten Mars bana. Brahe gav honom dock bara tillgång till några delar av observationerna åt gången.

När Kepler försökte beskriva Mars bana som en cirkel stämde hans beräkningar nästan med Tycho Brahes observationer. Skillnaden var bara åtta bågminuter. En bågminut är en sextiondel av en grad, så avvikelsen var mycket liten. Kepler litade ändå mer på de noggranna observationerna än på den gamla föreställningen om perfekta cirkelbanor. Efter flera års arbete upptäckte han att beräkningarna stämde bättre om Mars rörde sig i en ellips. En mycket liten skillnad i mätningarna bidrog alltså till en helt ny bild av planeternas rörelser.

Felaktiga teorier

Kepler trodde på Copernicus teori att planeterna kretsade runt solen. Men Copernicus tabeller över himlakropparnas rörelser stämde inte riktigt med det som kunde observeras på himlen. Det hade Brahe upptäckt. Han återgick dock inte helt till den gamla världsbilden från antiken – att jorden var världens centrum. Brahe hade istället utvecklat en egen modell som förenade delar av de båda systemen. Enligt den stod jorden stilla i centrum. Solen och månen kretsade runt jorden, medan de andra planeterna rörde sig runt solen.

Varken Copernicus eller Brahe fick sina tabeller att stämma exakt med observationerna. Det berodde på att deras modeller fortfarande innehöll antaganden som inte var riktiga. Copernicus utgick från att planeternas banor var perfekta cirklar och att planeterna rörde sig med jämn hastighet. Brahe höll fast vid tanken att jorden stod stilla i centrum för världsalltet.

Keplers tre lagar

När Brahe dog 1601 efterträdde Kepler honom som kejserlig matematiker och fick tillgång till hans omfattande observationsmaterial. Genom att bearbeta framförallt observationerna av Mars kom Kepler efter många års arbete fram till tre viktiga lagar för planeternas rörelser. De två första publicerades 1609 och den tredje 1619. Något förenklade ser lagarna ut så här:

1. Planeterna rör sig inte i cirklar runt solen, utan i ellipser med solen i den ena av ellipsens två brännpunkter. En ellips är en oval geometrisk form. Eftersom planetbanorna är elliptiska befinner sig planeterna inte alltid lika långt från solen. Jorden är närmast solen i början av januari och längst bort i början av juli. Detta orsakar dock inte årstiderna, som framförallt beror på jordaxelns lutning.
    
2. Planeterna rör sig inte alltid med samma hastighet. Ju närmare solen en planet befinner sig, desto snabbare rör den sig i sin bana. Jorden rör sig därför något fortare i januari än i juli.
    
3. Den tid det tar för en planet att gå ett varv runt solen hänger matematiskt samman med hur långt ifrån solen planeten befinner sig i genomsnitt.

Keplers lagar gäller än idag.

Kepler kunde däremot inte fullt ut förklara varför planeterna rörde sig runt solen. Han föreställde sig att solen utövade en kraft som påminde om magnetism, men lyckades inte formulera en riktig gravitationsteori.

Vid denna tid var gravitationen, alltså tyngdkraften okänd. Människor kände naturligtvis redan till att föremål faller mot marken, men det saknades en allmän vetenskaplig förklaring till tyngdkraften. Det var först Isaac Newton som med hjälp av sin gravitationslag 1687 kunde visa varför himlakropparna rörde sig och därmed bevisa att Keplers lagar stämde.
 

L  LÄS MER: Tycho Brahe

M  LÄS MER: Copernicus – om himlakropparnas rörelser

M  LÄS MER: En ny världsbild – den heliocentriska

M  LÄS MER: Galileo Galilei

M  LÄS MER: Galileo Galilei – mekanikens och astronomins banbrytare

M  LÄS MER: Galileo Galilei

M  LÄS MER: Galileo Galilei – den moderna vetenskapens fader

M  LÄS MER: Astronomi

M  LÄS MER: Vetenskapliga revolutionen

M  LÄS MER: Vetenskap, teknik och kommunikationer 1500-1776

M  LÄS MER: Inkvisitionen

M  LÄS MER: Vetenskapspersoner och vetenskapshistoria

Skrolla ner till listorna med bilder så hittar du mer material som handlar om ämnet.

Litteratur:
Daniel J Boorstein, The Discoverers, Random House, 1983
Rom Harré, Great Scientific Experiments, Oxford University Press, 1983
Roy Porter (red.) Man Masters Nature, BBC Books, 1987
David Eliot Brody och Arnold R Brody, Upptäckterna som förändrade världen och människorna bakom dem, Wahlström & Widstrand, 1999

FÖRFATTARE

Text: Kaj Hildingson, journalist och läromedelsförfattare