1.第一定律——椭圆律
每个行星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。
因此,行星在运行过程中,离太阳的距离是变化的,离太阳最近的一点为近日点,离太阳最远的一点为远日点,如图2.1所示。
2.第二定律——面积律
由太阳到行星的矢径在相等的时间间隔内扫过相等的面积。
在图所示中,S1,S2,S3,S4,S5,S6,分别表示行星运行到t1,t2,t3,t4,t5,t6, 时刻的位置。如果从S1到S2的时间间隔和S3到S4,S5到S6的时间间隔相等,则矢径扫过的面积S1OS2, S3OS4, S5OS6也都相等,可表示为
dA/dt=常量
开普勒第二定律
式中, dA/dt表示单位时间内矢径扫过的面积,叫做面积速度。
为了保持面积速度相等,行星在近日点附近运行的路程 S1S2较长,速度相应地要快些;在远日点附近运行的路程S5S6较短,因而速度相应地要慢些。这种变化规律,叫做面积速度守恒。
3.第三定律——周期律
行星绕太阳公转的周期T的平方与椭圆轨道的长半径a的立方成正比。即
a3/T2=K
它说明,行星椭圆轨道的长半径越大,周期就越长,而且周期仅取决于长半径。
图2.3表示3种不同椭圆度的轨道,它们的长半径都相等,周期也就相同。
图2.3开普勒第三定律