克卜勒三大定律

對任何二物體(恆星與行星、行星與衛星、雙星系統…)，如果它們間束縛力只有重力， 而且它們運動的軌道是橢圓或圓，則克卜勒三運動定律是重力的必然結果。所以，這裡呈現的結果，不只是適用用行星系統，也適用於雙星系統和其他受重力束縛的二體系統。

• 克卜勒第一定律

  "行星繞太陽運行的軌道橢圓，太陽位在橢圓的焦點之一。"

  橢圓的半長軸以a 代表，半短軸以b 代表，橢圓的離心率e 為兩焦點間的距離與長軸的比值。 圓為橢圓的特例，兩焦點的距離為零，所以圓的離心率為零。

• 克卜勒第二定律

  "等面積速率定律 ：太陽與行星的連線，在相同的時間掃過相同的面積。"

• 克卜勒第三定律

  "行星軌道週期的平方與其半長軸的立方成正比。"

  如果週期的單位為地球年，而半長軸以A.U. 為單位，對太陽系任何行星

  p² (以年為單位)= a³ (以A.U. 為單位)。

  在推導此公式時，我們已忽略行星質量所引起的效應。考慮本太陽系的行星公轉時，這是 合理的作法，因為就是質量最大的行星─木星，其質量只約是太陽的千分之一。

  如果行星的質量不可忽略，則克卜勒第三運動定律需修正為：

  p² =[4 pi²/G(m₁ + m₂)] a³。

  在這則公式中，p 是以秒為單位，質量(m₁, m₂)以公斤為單位，而a以公尺為單位。

  太陽系九大行星運行軌道的主要數據如下：

  行星	半行軸 (a) (A.U.)	週期 (p) (地球年)	軌道離心率 (e)	p2/a3
  水星	0.387	0.241	0.206	1.002
  金星	0.723	0.615	0.007	1.002
  地球	1.000	1.000	0.017	1.000
  火星	1.524	1.881	0.093	1.000
  土星	5.203	11.86	0.048	0.999
  木星	9.539	29.46	0.056	1.000
  天王星	19.19	84.01	0.046	0.999
  海王星	30.06	164.8	0.010	1.000
  冥王星	39.53	248.6	0.248	1.001

  除了水星與冥王星之外，其餘行星的軌道都很接近圓形。在內行星中，火星的偏心 率是最大的，如果當初克卜勒繼承第谷的觀測數據後，如果不是先計算火星的運動軌道，發現行星運動定律的會不會是其他人呢？