Définition
Loi de Kepler
Les lois de Kepler sont trois lois qui décrivent le mouvement des planètes autour du Soleil. Elles ont été formulées par Johannes Kepler au début du XVIIe siècle.
Ellipse
Une ellipse est une courbe plane, fermée et symétrique par rapport à deux axes perpendiculaires, semblable à un cercle étiré.
Période de révolution
La période de révolution est le temps pris par un corps céleste pour effectuer une rotation complète autour d'un autre corps.
Unité astronomique (UA)
Une unité astronomique correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 149,6 millions de kilomètres.
Les Trois Lois de Kepler
Première loi : Loi des orbites
La première loi de Kepler, également connue sous le nom de loi des orbites, stipule que les planètes décrivent des orbites elliptiques autour du Soleil. Le Soleil est situé à l'un des foyers de l'ellipse. Cette loi a mis fin à l'idée ancienne des orbites circulaires parfaites envisagées par Ptolémée et a constitué une avancée majeure vers notre compréhension moderne du système solaire.
Deuxième loi : Loi des aires
La deuxième loi, ou loi des aires, précise que le segment de droite reliant une planète au Soleil balaie des aires égales en des temps égaux. En d'autres termes, la vitesse d'une planète dans son orbite est variable : elle est plus rapide lorsqu'elle est plus proche du Soleil (périhélie) et plus lente lorsqu'elle s'en éloigne (aphélie). Cette loi témoigne de la conservation du moment angulaire dans un système planétaire.
Troisième loi : Loi des périodes
La troisième loi de Kepler, la loi des périodes, établit une relation mathématique entre la période de révolution d'une planète et la taille de son orbite. Plus précisément, le carré de la période de révolution (T²) est proportionnel au cube de la demi-grand axe de l'ellipse (a³). Cette loi permet de déduire le temps mis par une planète pour effectuer une révolution complète autour du Soleil en fonction de la taille de son orbite.
Kepler et les Principes de la Physique
Kepler et l'hérédité copernicienne
Kepler, s'appuyant sur les travaux précédents de Copernic, a rejeté la cosmologie géocentrique au profit du modèle héliocentrique. Ce changement de paradigme a été crucial pour le développement de la physique moderne, établissant un cadre plus précis pour comprendre les mouvements célestes.
L'Influence de Kepler sur Newton
Les travaux de Kepler ont été déterminants pour Isaac Newton, qui s'est appuyé sur les lois de Kepler pour formuler sa théorie de la gravitation universelle. En démontrant que les mouvements célestes étaient régis par des forces naturelles, Kepler a ouvert la voie à une explication physique et mathématique des orbites planétaires.
L'Impact des Lois de Kepler Aujourd'hui
Les lois de Kepler ont une importance durable dans la science moderne. Elles constituent les premières lois du mouvement qui s'expriment en termes mathématiques tout en étant testables par des observations empiriques. Elles sont essentielles pour la navigation spatiale et pour les méthodes contemporaines de détection des exoplanètes, en permettant de déduire la masse et l'orbite des objets stellaires observés.
A retenir :
Les lois de Kepler sur les mouvements planétaires ont révolutionné notre compréhension du cosmos en établissant des principes mathématiques pour décrire les orbites célestes. Sa première loi a remis en cause l'idée des orbites circulaires, sa deuxième loi a introduit le concept de vitesse orbitale variable, et sa troisième loi a lié temps de révolution et distance au Soleil. En positionnant les bases de la théorie de la gravitation universelle de Newton, Kepler a façonné les prémices de la physique moderne. Ses lois continuent d'avoir des applications cruciales en astronomie et en physique spatiale, soulignant leur pertinence persistante dans l'exploration et l'étude de l'univers.
