Nel 1600, astronomo Johannes Kepler formulò tre leggi fondamentali che accuratamente descritti i moti dei pianeti. La terza legge, chiamata legge di periodi, riguarda la durata del periodo orbitale di un pianeta la sua distanza dal sole. Anche se può sembrare astratto a in primo luogo, la legge ha implicazioni per la natura della gravità in generale e può essere utilizzata per calcolare le masse del sole e dei pianeti.
Legge di periodi
Legge di periodi di Keplero afferma che per gli otto pianeti noti che ruotano intorno al sole, il quadrato del periodo orbitale diviso per il cubo della distanza è uguale a una costante numero denominato "C." Se si applica la legge per le orbite di mercurio, Marte e Nettuno, ad esempio, C funziona sempre fuori per lo stesso numero. La costante contiene informazioni importanti relative al corpo su cui ruotano i pianeti..--in questo caso il sole. È possibile applicare la stessa legge per le molte lune di Giove, per esempio; qui, C è la stessa per ognuno dei satelliti di Giove, ma diverso da quello ottenuto per i pianeti.
Costante di gravitazione universale
Quando Isaac Newton formulato le sue leggi di gravità, ha studiato la terza legge di Keplero e realizzato che la costante, C, conteneva un'universale costante gravitazionale G, moltiplicata per una massa, chiamato "M," che è la massa dell'oggetto al centro del sistema planetario.
Legge di gravitazione
Legge di gravità di Newton si riferisce la forza tra due oggetti dalle loro masse, la distanza tra loro e una costante gravitazionale universale, "g". La forza gravitazionale aumenta man mano che aumentano le masse e diminuisce man mano che la distanza tra di loro diventa più grande. Anche se questa legge e terza legge di Keplero presentano analogie, Newton è più generale; Poiché la massa del sole è così grande rispetto a quello dei pianeti, le forme più semplici di legge di Keplero ignorano masse planetarie.
Massa del sole
Utilizzando le equazioni di Keplero e di Newton, gli astronomi sono stati in grado di "pesare" il sole prima di misurare la distanza al sole dalla terra, Marte e altri pianeti, quindi osservando il periodo orbitale di ciascuno. Dividendo il cubo della distanza media tra un pianeta e il sole per il quadrato del periodo del pianeta, dividendo per 12.566, quindi moltiplicando per la costante di gravitazione universale, il numero risultante è la massa del sole.
Massa dei pianeti
Oltre a trovare la massa del sole, gli astronomi applicato le stesse leggi di pianeti che hanno lune, come Marte, Saturno e la terra. Attentamente osservando e misurando i periodi orbitali delle lune di questi pianeti, quindi collegare questi numeri l'equazione per la terza legge di Keplero, gli scienziati hanno ottenuto le masse dei pianeti.