케플러의 '행성의 운동법칙'이란?

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케플러(Kepler)가 밝힌 ‘행성의 운동법칙’

 

 

독일의 수학자이며 위대한 천문학자인 요하네스 케플러(Johannes Kepler, 1571-1630)는 행성의 운동에 대한 3가지 법칙을 발견했다. 이를 보통 ‘케플러의 운동법칙’이라 줄여서 부르고 있다. 

 

케플러가 행성의 운동법칙을 발표하기 전까지 사람들은 "모든 행성들은 태양의 주변을 원 궤도로 돌고 있다."고 믿었다. 그러나 케플러는 행성들이 원 궤도가 아니라 약간의 타원 궤도를 돌고 있다는 사실을 발견하고, 행성의 제1, 제2 운동법칙은 1609년에, 그리고 제3 운동법칙은 1619년에 발표했다.

 

* 제1법칙 : 행성들은 태양에 초점을 두고 타원궤도를 운동한다(타원운동의 법칙).

 

* 제2법칙 : 태양과 행성을 연결하는 직선은, 같은 기간에 같은 면적을 그린다(면적 속도 일치의 법칙)

 

제2 법칙은, ‘행성은 타원의 반경이 길어지는 궤도(장반경 궤도)에서는 천천히 운동하고, 반대로 단반경(短半徑) 궤도에서는 빨리 운동한다는 것을 나타낸다. 이 법칙은 ’행성들이 태양의 영향을 받으면서 운동하고 있다는 것을 증명했다.

 

* 제3법칙 : 행성의 공전주기의 제곱과 행성과 태양 사이의 평균 거리의 세제곱은 비례한다(조화調和의 법칙).

 

오늘날 정밀한 궤도 관측 결과, 이 3가지 법칙이 완전히 정확하지는 못하다는 것을 알고 있다. 그러나 이 법칙이 발표되면서 현대과학의 발전에 큰 변화가 일어나게 되었다. 케플러는 코페르니쿠스의 주장을 지지했을 뿐만 아니라, 태양도 우주에서 한자리에 머물러 있지 않다고 주장했다. 그래서 일부 사람들은 그를 미친 천체 관측자라고 냉대하기도 했다.

 

케플러는 브라헤가 관측한 많은 별들의 위치를 나타내는 도표를 만들었고, 볼록렌즈 2개를 사용한 천체망원경을 발명하여 광학발전에 크게 공헌했다. 그는 궤도 계산을 할 때 수학의 미분법(微分法)과 대수학(代數學, logarithm)을 응용했다. 케플러는 천문학자이면서 인체의 눈에 대한 해부학적 연구를 했으며, 바다의 조석(潮汐) 현상에 대해서도 설명했다. 또한 그는 우주를 여행하는 꿈을 그린 최초의 공상과학소설 작가로도 알려져 있다. 아이작 뉴턴은 자신이 발견한 자연법칙과 케플러의 법칙을 기반으로 하여 위대한 '만유인력의 법칙'을 유도해냈다. 

 

 

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