La Rivoluzione Copernicana

1. La Rivoluzione Copernicana Antonio Clericuzio

2. Fra il 16° e il 17° secolo si afferma una nuova concezione del cosmo: la teoria geocentrica è sostituita da quella eliocentrica. Il cosmo aristotelico e tolemaico, fondato sulla staticità e centralità della Terra, è sostituito da quello copernicano, nel quale la Terra costituisce uno dei pianeti, in moto intorno al Sole. La nuova cosmologia

3. Niccolò Copernico (Torun, Polonia, 19/4/1473 - Frauenburg 24/5/1543) • Nel 1491 si iscrisse all'Università di Cracovia, dove studiò astronomia. • A partire dal 1496, trascorse quattro anni a Bologna e tre a Padova e infine si laureò in diritto canonico a Ferrara. • Divenne canonico di Frauenburg, incarico che tenne fino alla morte. • Morì poco prima della pubblicazione del De Revolutionibus Orbium Caelestium.

4. De Revolutionibus • L'opera principale di Copernico, il De Revolutionibus Orbium caelestium (1543) è innanzitutto un trattato di astronomia, che si ispirava alla struttura dell’Almagesto di Tolomeo. • L’astronomia eliocentrica di Copernico ebbe origine sia dall'adesione al concetto, proprio della scienza greca, di cosmo come ordine e armonia, sia dalla piena accettazione dell'ideale greco della circolarità e uniformità dei moti celesti.

5. Salvare i fenomeni • Gli astronomi antichi e medievali, che si basano sul principio del moto circolare uniforme dei pianeti, escogitano soluzioni di carattere geometrico per spiegare le apparenti irregolarità dei moti planetari, ad esempio, rallentamenti e moti retrogradi. • Per render conto di tali irregolarità, gli astronomi concepiscono modelli planetari basati sull’idea che un moto non uniforme potesse comporsi di più moti circolari uniformi. • Apollonio di Perge (III secolo a.C.) introduce una composizione di due circonferenze. Tale modello fu sviluppato da Ipparco di Nicea (II secolo a.C.) e da Claudio Tolomeo (II secolo d.C.). • Fino a Copernico, sussiste una separazione tra astronomia (matematica) e cosmologia (filosofia).

6. Il cosmo dei greci • I greci utilizzarono il termine kosmos per indicare l’universo, un termine che significa ordine, simmetria, armonia e bellezza, una concezione che ebbe origine con i pitagorici. Questa concezione fu poi sviluppata da Platone, durò per molti secoli, e fu ancora alla base delle teorie astronomiche di Copernico e di Kepler. É a Platone che si deve l'insistenza sul carattere esatto, matematico della scienza astronomica, e fu lui a porre il problema di individuare moti uniformi e ordinati per giustificare il moto dei pianeti.

7. La cosmologia aristotelica • Aristotele stabilì una netta distinzione tra mondo celeste e mondo terrestre (o sublunare). La fisica aristotelica è basata sulla distinzione tra corpi celesti e corpi terrestri. I cieli sono costituiti di un quinto elemento incorruttibile (aither) e, essendo perfetti (cioè non conoscendo generazione e corruzione), hanno per loro natura un moto circolare uniforme, ritenuto perfetto in quanto non ha né inizio né fine.

8. Mondo terrestre e mondo celeste • Il mondo terrestre è il luogo della generazione e corruzione ed è formato dai quattro elementi (Terra, Acqua, Aria, Fuoco). L'origine del moto delle sfere è nel Primo Motore, che, essendo atto puro, è immobile ed inattivo e muove in quanto oggetto di amore. Il Primo Motore, successivamente identificato con il Creatore, muove in virtù del desiderio di perfezione che esso suscita nell'ultima sfera, che trasmette poi il moto alle sfere inferiori.

9. Le sfere celesti A partire da Eudosso di Cnido (408-355 a.C.) e da Callippo di Cizico (IV sec. a.C.) i greci elaborarono la teoria delle sfere omocentriche. I pianeti sono trascinati nei loro moti da sfere aventi lo stesso centro (la Terra). I modelli di Eudosso e di Callippo erano probabilmente mere costruzioni geometriche. Quando disegnò l'architettura fisica del Cosmo, Aristotele pensò di riunire questi modelli in un'unica macchina celeste. Il movimento si propagava per contiguità dalle regioni esterne del Mondo verso quelle interne, smorzandosi progressivamente. Iniziava dalla più alta e veloce sfera delle stelle, si comunicava nell'ordine alle sfere di Saturno, di Giove, di Marte, di Mercurio, di Venere e del Sole, e giungeva infine alla più bassa e lenta sfera della Luna.

10. Il primo motore • I filosofi cristiani • hanno rifiutato la teoria aristotelica dell’eternità del mondo; • hanno identificato il primo motore con Dio -motore immobile; • hanno sostituito gli angeli alle intelligenze celesti della filosofia greca;

11. Le cosmologie antiche • Per un osservatore che si ritenga collocato in una posizione di quiete al centro della sfera celeste, il moto apparente del Sole presenta varie irregolarità, la principale delle quali è la durata delle stagioni: mentre il Sole impiega 187 giorni per passare dall'equinozio primaverile a quello autunnale, ne impiega 178 per passare dall'equinozio autunnale a quello primaverile. Le anomalie dei moti di Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno costituirono uno dei maggiori problemi della storia dell'astronomia prima di Copernico. • Nel sistema geocentrico il termine pianeta (dal greco planetes, che significa errante) si riferisce anche al Sole e alla Luna. Si riteneva che, a differenza delle stelle considerate fisse, i pianeti errassero nel cielo. Mentre le prime mantenevano distanze reciproche uguali, i pianeti invece mutavano le loro posizioni durante periodi di tempo variabili.

12. Modelli matematici, non teorie fisiche • Gli astronomi antichi escogitano modelli geometrici che consentono di determinare le posizioni dei corpi celesti e di formulare previsioni circa i loro moti. • Prima di Copernico, le soluzioni adottate dagli astronomi non hanno carattere fisico, ma puramente matematico. • La struttura fisica del mondo celeste è materia trattata dai filosofi, che basano le proprie teorie sulle opere di Aristotele.

13. Irregolarità dei moti planetari • Oltre al moto giornaliero, insieme alle stelle in direzione ovest, ai pianeti si attribuiva un moto più lento in direzione est fra le stelle. Il loro moto apparente sulla sfera celeste è assai complesso, essendo in realtà la risultante del movimento di rivoluzione della Terra e di quello del pianeta stesso intorno al Sole. Il pianeta segue per un certo tempo una traiettoria apparente verso est, poi sembra fermarsi, prosegue quindi di moto retrogrado e, dopo un ulteriore stazionamento, continua a muoversi verso est. • Il problema degli astronomi era dunque creare modelli capaci di spiegare le anomalie dei moti dei corpi celesti, assumendo come principi fondamentali la centralità della Terra e il moto circolare uniforme dei corpi celesti.

14. Moto eccentrico • Il pianeta appare situato a distante variabili dall’osservatore. • Per risolvere questa anomalia, si suppone che il pianeta si muova di moto circolare uniforme lungo una circonferenza il cui centro è un punto geometrico situato ad una certa distanza dalla Terra.

15. Epiciclo • Il moto eccentrico era in grado, però, di spiegare soltanto alcuni tipi di irregolarità; si dovette far ricorso, perciò, ad un secondo metodo che, generalmente, veniva combinato con il primo, ma che può venire spiegato supponendo che il pianeta in questione non presenti la prima ineguaglianza.

16. Epicicli • Il pianeta descrive un cerchio, il cui centro, simultaneamente si muoveva lungo un cerchio più ampio; il primo cerchio venne chiamato l'epiciclo, il secondo il deferente. Il deferente gira come una ruota intorno al proprio asse e trascina con sé l'epiciclo, che è fissato al "cerchio maggiore“. L’epiciclo gira anch'esso nello stesso senso del deferente, o anche in senso opposto.

17. In intervalli di tempo uguali il Sole ha percorso archi di circonferenza diseguali. É però possibile individuare un punto E (equante) all'interno della circonferenza, spostato verso il solstizio d'estate, tale che l'angolo, che ha centro in E ed è formato dalle congiungenti di E con il Sole, vari con velocità costante. Moti apparenti del Sole

18. Equante • Tolomeo fa ricorso ad un altro espediente, il punctum aequans (punto equante o semplicemente equante) per spiegare le variazioni di velocità dei pianeti. Un modello che usa l'equante è introdotto per rendere uniformi la velocità variabile del Sole.

19. Punto equante, eccentrico ed epiciclo

20. Il sistema di Tolomeo • Tolomeo non si prefiggeva lo scopo di fornire costruzioni geometriche che fossero in grado di render conto di tutti i moti di un pianeta e insieme dei movimenti di tutti i pianeti. • Ogni costruzione geometrica aveva lo scopo di salvare un determinato fenomeno, di risolvere cioè una specifica anomalia dei moti planetari.

21. L’Almagesto • Anche se nell'Almagesto non troviamo un vero e proprio sistema del mondo, Tolomeo definisce l'ordine dei pianeti ponendo in alto Saturno, seguito da Giove e da Marte; quanto a Sole, Mercurio e Venere, che appaiono sempre vicini tra loro e ai quali assegna lo stesso tempo di rivoluzione intorno alla Terra (un anno), Tolomeo sceglie di porre Venere e Mercurio al di sotto del Sole. Uno dei maggiori risultati raggiunti da Copernico consisterà nello stabilire una diretta corrispondenza tra distanze dei pianeti dal Sole e loro periodi.

22. Il Moto secondo Aristotele • Aristotele parla di quattro movimenti: • Sostanziale: generazione e corruzione • Qualitativo: mutamento • Quantitativo: aumento o diminuzione • Locale: traslazione.

23. Moti naturali e violenti • Ad ogni corpo per sua natura, determinata dalla miscela dei quattro elementi che lo compongono, compete un luogo naturale. • Nel luogo naturale, se non intervengono cause esterne, i corpi si mantengono in quiete. • Ogni movimento, naturale o violento, necessita di una causa. • Causa del moto naturale è il ritorno del corpo al suo luogo naturale. • Causa del moto violento è un motore esterno in contatto (non sono ammesse azioni a distanza) con il mobile. • Soppressa la causa, naturale o violenta, il moto cesserà (cessante causa cessat effectus).

24. Aristotele: moti naturali • “Poiché, come si è detto, ogni elemento tende a mantenere la stessa collocazione, ogni corpo si muove per riunirsi all’elemento dal quale è composto in maggioranza (una pietra cade verso il basso poiché l’elemento Terra maggiormente presente in essa è portato a mantenere la sua collocazione al di sotto degli altri tre): questa è l’origine del moto naturale.”

25. Il moto violento dei corpi, una volta separati dal motore, si mantiene grazie ad una “reazione “ del mezzo attraversato dal corpo in movimento: “. ..gli oggetti che sono lanciati si muovono sebbene ciò che ha impresso loro impulso non sia in contatto con essi, vuoi per il reciproco sostituirsi, come sostengono alcuni, vuoi perché l’aria che è stata spinta imprime loro un moto più veloce del moto naturale col quale il proiettile si muove verso il suo luogo naturale.” (Fisica, 215a) La velocità dei corpi è inversamente proporzionale alla densità del mezzo. “E sempre il movimento sarà tanto più veloce quanto il mezzo sarà più incorporeo, meno resistente e più facilmente divisibile. “ (Fisica, 215b) Moti violenti

26. Copernico contro Tolomeo • Il principale motivo di insoddisfazione di Copernico nei confronti dell'astronomia tolemaica era il fatto che nell'Almagesto Tolomeo trattasse ogni pianeta separatamente e che non fornisse un sistema unitario e coerente dei moti dei corpi celesti.

27. Copernicoe il sistema eliocentrico • Rispetto al sistema tolemaico, nel sistema copernicano si scambiano le posizioni della Terra e del Sole. Quest'ultimo è al centro e la Terra diventa uno dei pianeti; la Luna le ruota attorno come suo satellite. Il moto continua ad essere circolare uniforme. • La Terra ruota non solo attorno al Sole (moto di rivoluzione), ma anche attorno al proprio asse (moto di rotazione). La rotazione rende inutile il moto della sfera delle stelle fisse, che è quindi immobile.

28. I tre moti della Terra • Nel I libro del De Revolutionibus, che costituisce un trattato di cosmografia, Copernico presenta in forma semplificata il proprio sistema del mondo. Il motivo centrale che lo caratterizza è l'attribuzione alla Terra di tre movimenti; il primo è un moto di rivoluzione. Copernico dimostra che, se si considera la Terra un pianeta orbitante intorno al Sole, allora si sarebbero facilmente spiegate le presunte anomalie dei moti planetari. Il secondo moto è quello diurno intorno ai poli, con cui si spiegano i fenomeni che nella cosmologia aristotelica erano attribuiti ad un velocissimo moto dei cieli. Quindi postula un terzo moto, con il quale ritiene di giustificare il fatto che, malgrado il suo moto annuale, l'asse della Terra è sempre parallelo a se stesso. Questo terzo moto (di cui ben presto gli astronomi faranno a meno) farebbe descrivere all'asse terrestre la superficie di un cono, spostandosi in direzione opposta a quella del centro della Terra, ovvero da est a ovest.

29. Le anomalie diventano conferme • L'importanza del sistema copernicano consiste nel considerare apparenti le anomalie del moto dei pianeti, dovute al loro moto combinato con quello della Terra.Il moto reale dei corpi celesti potrebbe allora svolgersi su orbite circolari (i deferenti di Tolomeo) senza bisogno di introdurre gli epicicli.

30. L'astronomia copernicana ha il vantaggio rispetto a quella tolemaica di far corrispondere a distanze maggiori tempi di rivoluzione più lunghi. La velocità dei pianeti corrisponde alla loro distanza dal Sole. Periodi e distanze dei pianeti dal Sole • La teoria geocinetica di Copernico spiega in modo più semplice di quella geostatica i moti apparenti dei pianeti, sia di quelli esterni, come Marte, che di quelli interni, come Venere. • Nel sistema tolemaico ciò non era possibile, quindi, Sole, Mercurio e Venere avevano tutti e tre lo stesso periodo (un anno).

31. Periodo sidereo dei pianeti Pianeta Copernico Moderna Mercurio 88,00 gg 87,91 gg Venere 225,00 gg 225.00 gg Terra 365,25 gg 365,26 gg Marte 687,00 gg 686,98 gg Giove 12 anni 11,86 anni Saturno 30 anni 29,51 anni

32. Superiorità del sistema copernicano Secondo Copernico, i tre principali vantaggi del sistema geocinetico sono: • 1. che esso consente di spiegare i moti apparenti dei pianeti meglio del sistema tolemaico; • 2. che offre un'immagine più sistematica e ordinata dell'universo; • 3. che attribuisce al Sole la posizione centrale che ad esso spetta in quanto origine della luce e della vita nel cosmo.

33. Parallasse delle stelle fisse • Copernico non ignora le obiezioni di carattere astronomico al moto della Terra, come l’assenza di parallasse delle stelle. Si obiettava che, se le stelle fossero situate alla modesta distanza dalla Terra che si attribuiva loro, allora si sarebbe dovuto registrare un loro spostamento apparente, che però non si riscontra. Copernico è quindi costretto ad ampliare enormemente le dimensioni del cosmo per render conto dell'assenza di parallasse delle stelle fisse, che sarà determinata nel 1838 da Bessel.

34. Tre difficoltà di Copernico • 1) Non riesce ad eliminare gli epicicli. Poiché Copernico ritiene che i moti planetari sono circolari ed uniformi, è costretto a far uso di epicicli, anche se in numero più limitato di Tolomeo. • 2) Non spiega perché i corpi che cadono sulla Terra non subiscono gli effetti del suo moto. Copernico, che afferma la relatività ottica dei moti, non è in grado di rispondere alle obiezioni fisiche degli aristotelici alla teoria geocinetica. • 3) Non fornisce una valida spiegazione della gravità. Secondo Copernico si limita ad affermare che i gravi tendono naturalmente a ricongiungersi alla Terra poiché hanno la stessa natura.

35. Una Prefazione anonima • Prima della pubblicazione del De revolutionibus, un allievo e collaboratore di Copernico, Georg Joachim Rheticus (1514-1576) dell'università di Wittenberg, ne prepara un riassunto, che è pubblicato nel 1540 con il titolo di Narratio Prima. La pubblicazione della Narratioprima contribuisce a vincere le resistenze di Copernico alla pubblicazione dell'opera – compito cui Rheticus non può attendere, in quanto nel 1542 si era trasferito a Lipsia. La cura della stampa è affidata al teologo luterano Andrea Osiander (1498-1552), che pubblica l'opera di Copernico aggiungendo una propria prefazione (‘Epistola al lettore’), nella quale sostiene che il compito dell'astronomia era di salvare i fenomeni.

36. Andrea Osiander • Al lettore sulle ipotesi di quest'opera [premessa anonima al De revolutionibus di Copernico] (1543), • […] Io non dubito affatto che alcuni uomini eruditi, essendosi ormai diffusa la notizia della novità delle ipotesi di quest'opera che rende la Terra mobile e pone immobile il Sole al centro dell'Universo, siano fortemente indignati e pensino che non si debbano turbare le discipline liberali, ben fondate ormai da lungo tempo. Se tuttavia essi volessero esaminare in modo accurato la cosa, essi troverebbero che l'autore di quest'opera non ha fatto niente che meriti biasimo. È compito dell'astronomo infatti comporre, mediante un'osservazione diligente ed abile, la storia dei movimenti celesti e quindi di cercarne le cause ovvero, poiché in nessun modo è possibile cogliere quelle vere, di immaginare ed inventare delle ipotesi qualsiasi sulla cui base questi movimenti, sia riguardo al futuro sia al passato, possano essere calcolati con esattezza conformemente ai princípi della geometria. E questi due compiti l'autore di quest'opera li ha assolti egregiamente. Poiché infatti non è necessario che queste ipotesi siano vere e neppure verosimili, ma basta questo soltanto: che esse offrano dei calcoli conformi all'osservazione... Risulta infatti abbastanza chiaro che tale arte ignora le cause dei movimenti irregolari dei fenomeni celesti. E se quindi ne escogita qualcuna con l'immaginazione - e ne escogita moltissime - essa non le escogita affatto per persuadere qualcuno che le cose stanno cosí, ma solo perché vi si possa fondare un calcolo esatto. Ora, come si offrono differenti ipotesi per spiegare uno stesso movimento di un corpo celeste (come, per il moto del Sole, l'eccentricità e l'epiciclo), l'astronomo adotterà di preferenza quella che può essere compresa piú facilmente. Il filosofo forse richiederà in piú la verisimiglianza: ma nessuno dei due comprenderà o insegnerà qualcosa di certo a meno che non gli sia rivelato per rivelazione divina. Lasciamo dunque che anche queste nuove ipotesi siano conosciute tra le antiche, nient'affatto piú verisimili, tanto piú che sono ammirevoli e facili a un tempo e portano con sé un tesoro immenso di osservazioni dottissime...

37. Il compromesso di Wittenberg • Nei decenni successivi alla pubblicazione del De Revolutionibus, si assiste ad una diffusa tendenza a stabilire un compromesso tra l'astronomia di Copernico e quella di Tolomeo, un compromesso che consiste nell’accettazione di quegli aspetti tecnici dell'astronomia copernicana che erano compatibili con la concezione geocentrica, come i moti della Luna, la precessione degli equinozi e i moti circolari uniformi dei pianeti. • Un esempio di quest’uso ‘pratico’ dell’astronomia copernicana è offerto da Erasmus Reinhold (1511-1553), dell’università luterana di Wittenberg, che pubblicò nuove tavole astronomiche (Prutenicae Tabulae, 1551), migliori delle Tavole Alfonsine, utilizzando il De Revolutionibus, ma non accettò la teoria eliocentrica. Reinhold, adottando il punto di vista di Osiander, considerò l'astronomia di Copernico un utile modello matematico per compilare tavole astronomiche.

38. Tycho Brahe • Nobile danese, Tycho Brahe è stato uno dei maggiori astronomi dell’epoca che precede l’introduzione del telescopio. • Fondamentali le sue osservazioni dei moti di Marte ed il suo catalogo delle stelle.

39. Tycho osserva la Nova del 1572 • Tycho decise di dedicarsi all’astronomia dopo aver osservato una nuova stella nel 1572, nella costellazione di Cassiopea (in realtà una supernova). • Brahe la osservò sistematicamente convincendosi che si trattava di una stella che prima non era presente nella costellazione e non di un fenomeno della sfera sublunare. • Le osservazioni di Tycho mettono in crisi la dottrina dell’incorruttibilità dei cieli.

40. Uraniborg • La pubblicazione del De nova stella (1573) attrasse l'attenzione di Federico II, re di Danimarca, il quale offrì a Tycho la signoria feudale della piccola isola di Hveen nel Baltico. Tycho la trasformò in un centro per l'osservazione astronomica, cui diede il nome di Uraniborg.

41. Tycho e le comete • Nel 1577 apparve una cometa assai luminosa, che l'astronomo danese collocò nelle regioni eteree e considerò un corpo celeste, in quanto non presentava alcuna percettibile parallasse; considerò le comete corpi celesti e diede un ulteriore colpo alla teoria dell'immutabilità dei cieli. • Aristotele (nei Metereologica) aveva considerato le comete e le stelle cadenti fenomeni del mondo sublunare, collocandole tra la regione superiore dell'aria e la regione del fuoco sublunare.

42. Tycho osserva la cometa del 1577

43. Sistema Geo-eliocentrico • Il sistema del mondo proposto da Tycho Brahe sostituì quello tolemaico con un sistema che combinava geocentrismo ed eliocentrismo. • Tycho riconosce la superiorità del sistema copernicano rispetto a quello tolemaico, tuttavia, non è disposto ad accettare l'idea che la Terra, corpo grave ed inerte, possa muoversi, in quanto la mobilità della Terra gli appariva (giustamente) incompatibile con le leggi aristoteliche del moto. Gli appariva altresì contraddetta dal fatto che un corpo lanciato in alto verticalmente ricadeva al suolo nel punto da cui era partito – il che, a suo parere, non avverrebbe se la Terra si muovesse.

44. Il sistema tychonico • Queste furono le principali ragioni, e tutt’altro che banali, che spinsero Tycho a rifiutare la teoria geocinetica di Copernico. • Nel sistema di Tycho Brahe la Terra è ferma al centro dell'universo ed è il centro delle orbite della Luna e del Sole, come pure della sfera delle stelle fisse che ruotano intorno ad essa ogni entiquattr'ore,trascinando con sé tutti i pianeti. Il Sole è invece il centro delle orbite dei pianeti, il che comporta che l'orbita di Marte intorno al Sole e quella del Sole intorno alla Terra si intersecano; ma Tycho può ammettere ciò, avendo abolito le sfere celesti e reinterpretato le orbite come linee immaginarie.

45. Giordano Bruno • Radicalizzando la teoria copernicana (la quale sosteneva che il Sole è immobile al centro dell'universo), Giordano Bruno affermò che l'universo è infinito e la Terra non è altro che uno dei molti pianeti che popolano l'immensità di questo infinito. • L’ infinità del cosmo, che ne sottolineava la perfezione divina, costituisce un luogo entro il quale tutti i corpi sono soggetti alle stesse leggi fisiche in modo omogeneo • Giudicato eretico dalla Chiesa Cattolica, Giordano Bruno fu arso vivo a Campo dei Fiori il 17 febbraio 1600.

46. Johannes Kepler (1571-1630) • La prima opera di Johannes Kepler è il Mysterium cosmographicum, del 1596, che si apre con una lunga difesa del sistema copernicano. In quest'opera Kepler esprime la convinzione (che non abbandonerà mai) di una corrispondenza tra il Cosmo e la Trinità. Il Cosmo, al cui centro è il Sole, è sferico ed è espressione della Trinità: il centro è Dio Padre, la circonferenza o sfera delle stelle fisse è il Figlio e gli spazi intermedi, riempiti dall'aura celeste, lo Spirito Santo.

47. Il Dio Geometra di Kepler • Convinto che l’universo fosse stato creato da Dio secondo un preciso ordine geometrico, Kepler si propose di individuare la ragione del numero dei pianeti e della dimensione delle loro orbite. • Quest’ultima è data dalla relazione tra le sfere planetarie e i cinque solidi regolari. • La sfera di Saturno è circoscritta al cubo, in cui è inscritta la sfera di Giove, nella sfera di Giove è inscritto il tetraedro, in cui è inscritta la sfera di Marte; nella sfera di Marte è inscritto il dodecaedro, in cui è inscritta la sfera della Terra; in questa è inscritto l'icosaedro, che a sua volta è circoscritto alla sfera di Venere, in cui è inscritto l'ottaedro, che, infine, circoscrive la sfera di Mercurio.

48. Da cosa sono mossi i pianeti? • Dopo che Tycho aveva abolito le sfere celesti rimaneva aperta la questione della causa dei moti planetari. In un primo tempo Kepler la individua in un'anima motrice situata nel Sole, la cui azione, che Kepler paragona alla luce, diminuisce con la distanza. • Successivamente, interpreta la forza che ha origine nel Sole come forza magnetica. Il Sole, ruotando, fa muovere i pianeti, più velocemente quelli più vicini, più lentamente quelli più lontani. Kepler dimostra che il punto cui devono essere rapportati gli orbi dei pianeti è il centro del corpo del Sole. É infatti convinto che i moti planetari abbiano origine in un corpo reale, fisico, non in un punto geometrico qualsiasi in prossimità del Sole. • Giunge inoltre alla conclusione - fondamentale nella storia dell’astronomia moderna - che, poiché i pianeti si muovono tanto più lentamente quanto sono più distanti dal Sole, il moto di ogni singolo pianeta nella propria orbita debba seguire la stessa regola. Ciò conduce al superamento di una nozione centrale nell’astronomia di Copernico: l'uniformità dei moti planetari.

49. La prima legge di Kepler • Le orbite dei pianeti sono ellittiche ed il Sole occupa uno dei due fuochi di ogni ellisse. • E’ così eliminato uno dei principi più duraturi della storia dell’astronomia: la circolarità dei moti celesti. • Kepler giunse alla prima legge basandosi sulle osservazioni di Marte fatte da Tycho.

50. La seconda legge di Kepler • L’area descritta dal raggio-vettore che collega il Sole ad un pianeta nell’unità di tempo, è costante. • Poiché una qualsiasi area descritta dal raggio-vettore del pianeta è proporzionale al prodotto della distanza per la lunghezza dell’arco, all’aumentare della distanza diminuisce l’arco percorso in uno stesso tempo, quindi diminuisce la velocità del pianeta. • In base alla seconda legge, la velocità di un pianeta al perielio è dunque superiore a quella all’afelio.