SCIENCE 3D | 행성 운동 법칙 (케플러 법칙)

무슨 일이 일어났나

케플러 법칙은 행성이 해 둘레를 어떻게 도는지를 세 가지로 정리한 것입니다. 첫째, 행성 궤도는 원이 아니라 타원입니다.

둘째, 해와 행성을 잇는 선은 같은 시간 동안 같은 넓이를 쓸고 지나갑니다. 시뮬레이터가 같은 시간마다 칠하는 부채꼴의 넓이를 견주면 «마지막 칸 ÷ 첫 칸» 이 1.00 입니다 — 해 가까이의 짧고 굵은 부채꼴과 먼 곳의 길고 가는 부채꼴이 넓이가 같습니다.

셋째, 공전 주기의 제곱은 궤도 긴반지름의 세제곱에 비례합니다. 시뮬레이터에서 긴반지름을 1 AU 에서 4 AU 로 늘리면 한 바퀴가 1.00 년에서 8.00 년이 됩니다(4³ = 64 = 8²).

케플러는 1609 년 『새 천문학』에 첫째 · 둘째 법칙을, 1619 년 『세계의 조화』에 셋째 법칙을 펴냈습니다. NASA 는 이 법칙들이 뒤에 뉴턴이 만유인력 이론을 세우는 데 큰 몫을 했다고 설명합니다.

운동장에 말뚝 두 개를 박고 고리 진 끈을 걸어 팽팽하게 돌리면 타원이 그려집니다 — 말뚝 하나가 해 자리이고, 말뚝 사이를 넓힐수록 더 찌그러진 궤도가 됩니다.
놀이터 그네는 가장 낮은 곳을 지날 때 가장 빠르고 높이 올라가면 느려지는데, 해에 가까울 때 빨라지고 멀어지면 느려지는 행성과 닮았습니다.

행성은 해 둘레를 완전한 원을 그리며 돈다.
NASA 는 케플러의 첫째 법칙대로 해 둘레를 도는 행성의 궤도가 저마다 타원이라고 설명합니다. 출처

케플러는 덴마크의 이름난 천문학자 튀코 브라헤의 조수였고, 브라헤가 평생 모은 천체 관측 기록을 넘겨받았습니다. 그는 이 기록으로 행성이 실제로 어떤 길을 도는지 찾아, 1609 년과 1619 년 두 책에 세 법칙을 펴냈습니다.