Johannes Kepler


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.