Johannes Kepler nasceu no dia 27 de
dezembro de 1571 em Weil (Wurttemberg), na Alemanha, e morreu
no dia 15 de novembro de 1630 em Ratisbona.
Ele foi um
dos mais importantes cientistas do seu tempo e pode-se dizer
que, sem os seus trabalhos, a física desenvolvida
posteriormente por Newton talvez não existisse.
Kepler
era matemático e místico, interessado principalmente nas
relações numéricas entre os objetos do Universo. Ele descreveu
a sua busca pela ciência como um desejo de conhecer a mente de
Deus.
Kepler logo se convenceu de que Copernicus tinha
razão. No entanto, suas primeiras tentativas de criar um
modelo que descrevesse os movimentos dos planetas baseou-se
fortemente na idéia aristotélica de que eles deveriam se mover
sobre esferas. Ele também deixou-se levar pela geometria de
Platão e a mistura dessas idéias fez com que Kepler
desenvolvesse um estranho modelo para o Sistema Solar.
Segundo Kepler os seis planetas conhecidos na sua
época (Mercúrio, Vênus, terr, Marte, Júpiter e Saturno)
moviam-se sobre a superfície de esferas e isso deveria ser
casado com os cinco sólidos perfeitos destacados por Platão
(cubo, tetraedro, octaedro, icosaedro e dodecaedro). Para ele
os tamanhos relativos das esferas sobre as quais os planetas
se moviam eram obtidos da seguinte maneira:
- em volta da esfera cristalina sobre a qual a Terra se
move devemos colocar um dodecaedro.
- Marte se moverá sobre uma esfera colocada em torno deste
dodecaedro.
- coloque um tetraedro em torno da esfera
cristalina sobre a qual Marte se desloca e envolva-a por uma
outra esfera cristalina. Esta é a órbita de Júpiter.
- em torno da esfera cristalina sobre a qual Júpiter se
desloca coloque um cubo. Circunde-o com uma esfera
cristalina. Sobre ela Saturno se move.
- coloque um icosaedro dentro da esfera cristalina
que determina a órbita da Terra. Vênus irá se deslocar sobre
uma esfera cristalina contida dentro desse icosaedro.
- coloque um octaedro dentro da esfera cristalina
que determina a órbita de Vênus. Mercúrio irá se mover sobre
a esfera cristalina que está dentro do octaedro.
Vemos, portanto, que Kepler ordenou os sólidos de
Platão segundo a sequência octaedro, icosaedro, dodecaedro,
tetraedro e hexaedro (cubo).
A imagem abaixo mostra o
modelo geométrico do Sistema Solar desenvolvido por Kepler.
Kepler gastou 20 anos de sua vida tentando fazer
esse modelo funcionar e, obviamente, não conseguiu. No entanto
este trabalho fez com que ele fosse reconhecido como
cientista.
Os problemas religiosos que nessa época
existiam por toda a Europa fizeram com que Kepler, por ser
protestante, fosse expulso da universidade no ano 1600. Ele
foi obrigado a deixar seu posto de pesquisador em Graz,
Áustria.
A pedido de Tycho Brahe, Kepler foi convidado
pelo imperador Rudolf II, da Boêmia, para trabalhar com ele.
Mais jovem do que Tycho Brahe, Kepler foi para Praga trabalhar
com este grande observador. Isso foi fundamental para ele que
agora tinha à sua disposição os preciosos dados observacionais
de Tycho Brahe.
Tycho Brahe, após convidar Kepler em
1600 para realizar suas pesquisas em Praga, morreu no ano
seguinte. Kepler herdou seus instrumentos e os resultados
detalhados de uma vida inteira de observações.
Em
1602-1603 Kepler editou e publicou o trabalho de Tycho,
Astronomiae instauratae progymnasmata ("Começo
de uma nova astronomia"). Esse livro dava a posição precisa de
777 estrelas.
As leis de Kepler
Usando as observações de alta qualidade, sem
precedente, de Tycho Brahe, Kepler pode fazer cálculos
altamente precisos das órbitas planetárias.
Embora
Kepler pudesse ter obtido resultados quase coincidentes aos
dados experimentais de Tycho Brahe se tivesse usado órbitas
circulares perfeitas, era tanta a confiança que ele tinha nos
dados observacionais de Brahe que continuou a insistir nos
cálculos até conseguir igualar a precisão anteriormente obtida
por Brahe.
Com as informações que Tycho Brahe reuniu
ao longo de tantos anos sobre os movimentos planetários, junto
com suas próprias observações contínuas, Kepler estava agora
em condições de publicar - em Praga - suas mais significantes
descobertas. Em 1609 Johanes Kepler publicou seu livro
Astronomia nova
aitologetos
um vasto volume de
quase 400 páginas, onde ele apresentava uma das maiores
revoluções na astronomia. Neste livro Kepler revelava ao mundo
científico duas importantíssimas leis relacionadas com o
movimento planetário: a lei das órbitas elípticas e a lei das
áreas. Sua Astronomia nova apresenta a afirmação
correta e radical de que os planetas se movem em órbitas
elípticas em vez de circulares. Com isso ele removia a última
anomalia existente no modelo heliocêntrico de Copernicus. O
modelo proposto por Copernicus passava a ser agora,
inequivocamente, uma explicação mais simples dos fenômenos
observados do que a versão de Ptolomeus.
A chamada
terceira lei do movimento planetário, a lei que relaciona o
período orbital com as distâncias, foi publicada em outro
livro de Kepler, editado em 1619 com o título
Harmonice
mundi
Resumindo, Kepler
desenvolveu três regras matemáticas que eram capazes de
descrever as órbitas dos planetas. Segundo Kepler
- as órbitas dos planetas são elipses onde o Sol ocupa um
dos focos
- os planetas percorrem áreas iguais da sua órbita em
intervalos de tempos iguais
- o quadrado do período orbital é proporcional ao cubo das
distâncias planetárias medidas a partir do
Sol
As consequências do trabalho de
Kepler
É muito interessante verificar o que
estas leis modificam na astronomia antiga.
A primeira
lei de Kepler elimina o movimento circular que tinha sido
aceito durante 2000 anos.
A segunda lei de Kepler
substitui a idéia de que os planetas se movem com velocidades
uniformes em torno de suas órbitas pela observação empírica de
que os planetas se movem mais rapidamente quando estão mais
próximos do Sol e mais lentamente quando estão mais afastados.
A terceira lei de Kepler é precursora da Lei da
Gravitação que seria desenvolvida por Newton na parte final do
século 17.
Além disso, de modo bastante óbvio, as três
leis de Kepler exigem que o Sol esteja no centro do Sistema
Solar, em contradição com a idéia de Aristóteles.
A astronomia muda para sempre
Mais importante do que descrever órbitas ou posições
de planetas, as leis de Kepler são, na verdade, consequências
de principios muito mais fundamentais. Quando as leis de
Newton, que descrevem o movimento dos corpos e a gravitação,
são aplicadas aos sistemas planetários elas se reduzem às leis
de Kepler. Deste modo, a astronomia e a física passaram a ser
ligadas para sempre.
Os trabalhos de Kepler iniciam
uma nova era. A partir de Galileu, o uso dos telescópios foi
se tornando uma necessidade cada vez maior na astronomia.
Equipamentos cada vez mais poderosos passaram a revelar os
mais incríveis segredos guardados há milhares de anos no céu.
Com o uso dos telescópios, e com a fusão entre a astronomia e
a física, a astronomia nunca mais seria a mesma.
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