Johannes Kepler

Johannes Kepler

Op een dag zag Kepler ‘een nieuw licht’ toen hij besefte dat de baan van de planeten een ellips is

Johannes Kepler 1571-1630

De Duitse wiskundige Johannes Kepler, misschien iets minder gelauwerd dan Copernicus, was een van de sleutelfiguren tot het uiteindelijk accepteren van de gezichtspunten van de Poolse sterrenkundige. Copernicus had als eerste een heliocentrisch model van het zonnestelsel voorgesteld, dat wil zeggen dat de planeten een baan beschrijven om de zon. Kepler legde de laatste hand aan deze theorie door het wiskundige en op waarnemingen gebaseerde bewijs te leveren voor het heliocentrische model.

Tycho Brahe

Kepler zelf had veel van zijn succes te danken aan de beroemdste astronoom van de tweede helft van de 16de eeuw, Tycho Brahe, een Deen. Brahe had de mogelijkheden van Kepler beseft nadat hij een verhandeling had gelezen die Kepler had geschreven toen hij in Tbingen studeerde. Toen Kepler zijn positie als wiskundeleraar in Graz (Oostenrijk) moest opgeven, nodigde Brahe hem uit naar Praag om zijn assistent te worden onder Rudolf II, de keizer van het Heilige Roomse Rijk. Kepler aanvaardde die positie in 1600 en had een productief, zij het enigszins stormachtig, samenwerkingsverband met Brahe. Een van de twistpunten tussen hen was dat Brahe de gedachte van Copernicus verwierp, die Kepler juist zo hoogachtte. Brahe had zijn eigen, nogal duistere standpunt over de beweging der planeten geformuleerd, dat nooit is aangeslagen. Brahe zou uiteindelijk ongelijk krijgen, maar hij was voor Kepler, en de astronomie in het algemeen, van belang omdat hij de hemel nauwgezet observeerde en alles wat hij waarnam optekende. Toen Brahe in 1601 stierf, erfde Kepler niet alleen diens positie van keizerlijk wiskundige, maar ook zijn astronomische aantekeningen.

De baan van Mars

Aan de hand van Brahe’s aantekeningen over de voorafgaande twintig jaar probeerde Kepler de omloop van Mars te berekenen en te verklaren. Aangezien hij, net als Copernicus, meende dat de planeten in een volmaakte cirkel om de zon draaiden, worstelde hij acht jaar lang om tot een bevredigend resultaat te komen. Toen, op een dag ‘werd [hij] wakker en zag een nieuw licht’, want plotseling besefte hij dat de planeten niet in een cirkel, maar in een ellips draaiden, een afgeplatte cirkel met twee dicht bij elkaar liggende middelpunten. Dit verschafte hem in één keer een eenvoudige wiskundige verklaring, die zowel Copernicus als Ptolemaeus was ontgaan toen ze de beweging der planeten wilden voorspellen.

De wetten van Kepler

In 1609 publiceerde Kepler zijn bevindingen in Astronomia nova (Nieuwe astronomie), waarin hij twee wetten verkondigde die van essentiële invloed zouden zijn op ons begrip van het heelal. In een boek uit 1619, Harmonice mundi (Over de harmonie van de wereld), voegde hij een belangrijke wet toe. Samen vormen zij de ‘Wetten van Kepler over de Beweging der Planeten’. De eerste bekrachtigt zijn ontdekking dat de planeten in een elliptische baan om de zon draaien, met de zon in een van de brandpunten. De tweede stelt dat de verbindingslijn van de zon naar de planeet in gelijke tijden gelijke oppervlakken doorloopt. Dit is belangrijk omdat, aangezien de zon maar een van de twee brandpunten van de baan is, een planeet op sommige tijden dichter bij de zon staat dan op andere, maar toch hetzelfde oppervlak doorloopt. Dat betekent dat een planeet moet versnellen wanneer hij dichter bij de zon staat en vertragen wanneer hij verder staat. De derde wet van Kepler stelt dat het kwadraat van de omloopstijd van een planeet gelijk is aan de derde macht van de afstand van de planeet tot de zon (in astronomische eenheden). Zo kan de afstand van een planeet tot de zon bepaald worden door alleen zijn omloop te observeren.
Keplers bevindingen boden eindelijk een aannemelijke manier om de beweging der planeten te voorspellen. Bovendien zouden ze als stimulans dienen voor Isaac Newton om zijn theorie van de zwaartekracht op te stellen.

Verdere wapenfeiten

Keplers laatste grote werk was Tabulae Rudolphinae (1627), een nauwkeurige reeks tabellen om de positie van planeten te bepalen, die in de volgende eeuw veel zou worden gebruikt. Hij deed ook belangrijke ontdekkingen op het gebied van de optica, onder meer door voor te stellen dat licht een straal kon zijn. Hij schreef in 1634 het sciencefictionboek Een droom, of Astronomie van de maan. In zijn tijd waren er sinds de Oudheid pas twee nieuwe met het blote oog zichtbare sterren ontdekt. Kepler nam in 1604 de tweede waar.

Author: Y Comak