Sistema solar (apenas 6 planetas mostrados) pela NASA e Kepler por artista desconhecido via Wikimedia Commons.
27 de Dezembro de 1571. O astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler nasceu há 446 anos atrás. Lembramo-nos dele por acreditar no modelo Copérnico – um sistema solar centrado no Sol, não na Terra – quando poucos o fizeram e por mostrar a verdade da teoria, através das suas três famosas leis do movimento planetário. Ele também é conhecido por trabalhar na ciência da refração – a divisão da luz em suas cores componentes – e pela ciência básica por trás da correção dos óculos.
Kepler nasceu em Weil der Stadt, Alemanha, para uma família pobre. Durante o século 16, a religião ainda era responsável pela educação da população, e assim Kepler estudou em escolas religiosas. Ele começou a estudar na Universidade de Tubingen em 1589. Ele desejava se tornar um teólogo, mas seu temor a Deus o levou à astronomia. O propósito do trabalho de Kepler sempre foi religioso: ele queria entender o universo para entender Deus.
O professor de matemática de Kepler, o astrônomo alemão Michael Maestlin, emprestou a Kepler uma cópia anotada do livro de Copérnico, De revolutionibus orbium coelestium (Sobre as Revoluções das Esferas Celestiais). Na época, a idéia de um universo centrado na Terra havia sido aceita há muito tempo entre os estudiosos. A visão de Copérnico da centralidade do Sol não foi aceita pelos estudiosos em sua vida, mas Kepler disse que podia sentir o trabalho de Deus nele. Ele decidiu dedicar sua vida para provar que a teoria de Copérnico estava correta. Ele escreveu:
Prefiro muito mais as críticas mais duras de um único homem inteligente do que a aprovação irreflectida das massas.
Em 1595, Kepler estava ensinando matemática numa escola secundária. Ele não era um bom professor, pois não era dinâmico e muitas vezes murmurava para si mesmo. Um dia, enquanto ensinava, ele teve uma profunda (embora incorreta) revelação. Ele achava que o espaçamento dos seis planetas conhecidos na época (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno) poderia ser explicado inscrevendo e circunscrevendo esferas e os cinco sólidos platônicos. Ele escreveu:
A Terra é a esfera, a medida de todos; ao redor dela descreve um dodecaedro; a esfera incluindo esta será Marte. Marte redondo descreve um tetraedro; a esfera incluindo esta será Júpiter. Descreva um cubo ao redor de Júpiter; a esfera incluindo esta será Saturno. Agora, inscreva na Terra um icosaedro, a esfera nela inscrita será Vênus: inscreva um octaedro em Vênus: o círculo inscrito nele será Mercúrio.
Este trabalho provou ser falso, mas no início parecia verdadeiro, pois havia um acordo para dentro de 5% para todos os planetas, com exceção de Júpiter. Kepler continuou a trabalhar na idéia, tentando provar que era verdade, durante anos.
Kepler’s solar system from his Mysterium Cosmographicum, 1596 via Wikimedia Commons.
Em 1600, o astrônomo William Gilbert publicou sua famosa obra inicial De Magnete, uma discussão sobre a natureza magnética da Terra. Kepler captou a noção de que o magnetismo poderia ser a chave para encontrar um sistema que explicasse o movimento retrógrado de Marte. Novamente, ele estava errado, mas, como tantas vezes acontece na ciência, seguir caminhos errados o levou, em última análise, a uma grande descoberta.
Ler mais: O que é o movimento retrógrado?
Kepler precisava de dados precisos para poder ganhar o que ele descreveu como a Guerra com Marte. Mas ele sabia que as tabelas de dados astronômicos de seu tempo eram imprecisas e não fariam o trabalho. Entretanto, também em 1600, o astrônomo dinamarquês Tycho Brahe estava no processo de adquirir dados astronômicos muito mais precisos sobre as posições dos planetas. Ele convidou Kepler para o seu castelo e observatório, Uraniborg, perto de Praga.
No início, os dois astrônomos não se davam bem. Kepler queria resolver o mistério do céu; Tycho não queria realmente partilhar os seus dados, e passava o seu tempo a entreter convidados e a beber.
No entanto, apenas um ano após a chegada de Kepler, Tycho morreu em circunstâncias estranhas e legou suas medidas astronômicas a Kepler.
Ler mais sobre a grande contribuição de Tycho Brahe
A 1ª Lei de Kepler afirma que os planetas se movem em torno do sol em uma órbita elíptica com o sol em um foco da elipse. Imagem via OneMinuteAstronomer.
Os dados de Kepler permitem que Kepler refine o seu modelo para o movimento planetário. Isso levou-o a criar o que hoje chamamos as três leis do movimento planetário de Kepler. A primeira lei do movimento planetário afirma:
Os planetas movem-se em torno do Sol numa órbita elíptica, onde o Sol é um dos focos.
Kepler escreveu:
I foi quase levado à loucura ao considerar e calcular este assunto. Eu não conseguia descobrir porque o planeta preferia ir em uma órbita elíptica. Oh, ridículo eu! Com raciocínio derivado de princípios físicos, concordando com a experiência, não resta nenhuma figura para a órbita do planeta, mas uma elipse perfeita.
Uma ilustração da 2ª Lei de Kepler. Imagem via Gonfer via Wikimedia Commons.
A segunda lei dos estados do movimento planetário:
Um planeta em órbita varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.
Em 1619, Kepler anunciou sua terceira lei do movimento planetário:
O período orbital ao quadrado sobre o eixo semi-maior (maior distância entre um planeta e o Sol) ao cubo dá uma constante.
O trabalho de Kepler foi a base do trabalho de Isaac Newton em definir e explicar como funciona a gravidade. Newton usou as leis de Kepler para formular a sua lei da gravitação do universo. Ela permaneceu a mais poderosa compreensão da gravidade (e portanto do cosmos como um todo) que o mundo já tinha conhecido, até que Albert Einstein apareceu em cena no início do século 20.
Existem 2 órbitas de planetas retratadas nesta ilustração de todas as 3 leis de Kepler. Leia mais sobre esta imagem, que é via Wikimedia Commons.
Além da astronomia, Kepler também estava interessado na óptica. Ele explicou como funciona um telescópio, como a refração ocorre em nossos olhos, e o fenômeno da percepção profunda, ou seja, como ambos os olhos são necessários para perceber a terceira dimensão. Ele também explicou como as lentes de óculos compensam as distorções causadas pela má visão, formando a base científica da prática atual de correção visual.
Durante a sua vida, Kepler teve uma visão religiosa sobre o seu trabalho científico. Ele se sentia como se estivesse se aproximando da compreensão da natureza e, portanto, mais próximo de Deus.
Morreu a 15 de Novembro de 1630 em Regensburg devido a doença. Hoje, recordamo-lo como um dos maiores cientistas da história. O poderoso e bem sucedido caçador de planetas Kepler da NASA é nomeado para ele.
Conceito artístico da nave espacial Kepler que caça planetas, olhando para a constelação Cygnus, via NASA.
Bottom line: O Kepler nasceu há 445 anos atrás. Ele é lembrado por suas três leis do movimento planetário e seu trabalho em ótica e geometria.
Daniela Breitman – uma escritora canadense, anteriormente com From Quarks to Quasars – está atualmente estudando Ciências Aplicadas com o objetivo de se tornar astrofísico. Fotógrafa amadora, ela também adora escrever e literatura e é uma grande fã de ficção científica. Na verdade, ela é apaixonada por muitas coisas.