Pierwsze prawo Keplera

Pierwsze prawo Keplera stwierdza, że każda planeta Układu Słonecznego porusza się wokół Słońca po elipsie, w której jednym z ognisk jest Słońce.

Z własności elipsy wynika, że dla dwóch położeń planety, P1 i P2, spełnione jest

gdzie O to Słońce.  |O_{1}*P_{1}| + |P_{1}*O_{2}| = |O_{1}*P_{2}| + |P_{2}*O_{2}| \,

Rys.1 Graficzna interpretacja I Prawa Keplera


Z praw mechaniki wynika, że prawo to poprawnie opisuje ruch planety w układzie związanym ze Słońcem. W układzie inercjalnym zarówno planeta jak i samo Słońce wykonują ruchy po elipsach posiadających jedno wspólne ognisko. Ognisko to pokrywa się z centrum masy układu.

Elipsę można opisać na wiele sposobów, w astronomii najczęściej opisuje się elipsy podając ich wielką półoś (a) oraz mimośród (e), który określa stopień spłaszczenia elipsy (im e bliższe zeru, tym elipsa bliższa jest okręgowi). Gdy znamy długość odcinka c między środkiem, a jednym z ognisk to możemy napisać wzór na mimośród elipsy "e" równy:

e = c / a

Kopernik budując swój model systemu heliocentycznego opierał sie wciąż na idei kombinowania ruchów jednostajnych po okręgu. Wymogło to na nim zachowanie w modelu kilkudziesięciu małych epicykli. Dopiero Kepler zamieniając te okręgi na elipsy pozbył się koniecznosci wprowadzania epicykli.

Orbity planet w naszym układzie są w większości niewielkie. Poza Merkurym dla którego mimośród przekracza nieco wartość 0.2, eliptyczności orbit pozostałych planet są poniżej wartości 0,1.