Il primo a riconoscere chiaramente che i pianeti ruotano intorno al Sole fu Copernico, che, con il suo sistema eliocentrico, rivoluzionò profondamente e in modo definitivo l'antica concezione di Tolomeo, che poneva la Terra al centro dell'Universo. Oggi sappiamo che, a causa della forza di attrazione gravitazionale , i pianeti si muovono attorno al Sole percorrendo orbite in forma di ellissi con una velocità variabile, che dipende dalla loro posizione sull'orbita.
Nei primi anni del XVII secolo l'astronomo tedesco Johannes Kepler (1571-1630, in italiano Keplero), partendo dalle osservazioni di altri astronomi che lo avevano preceduto, descrisse il moto dei pianeti, mediante tre leggi.
1. La prima legge di Keplero afferma che: i pianeti si muovono su orbite ellittiche aventi il Sole in uno dei fuochi [Figura 1].
Un pianeta si trova quindi a distanze diverse dal Sole durante il suo movimento, chiamato moto di rivoluzione. Il punto in cui la distanza dal Sole è minima è chiamato perielio; il punto in cui tale distanza è massima è chiamata afelio.
2. La seconda legge di Keplero dice che: il segmento che congiunge un pianeta con il Sole percorre aree uguali in tempi uguali [Figura 2].
Il segmento che congiunge il Sole con un pianeta è chiamato raggio vettore; via via che il pianeta si muove sull'orbita, il raggio vettore "spazza" nello stesso intervallo di tempo superfici che hanno la stessa area. Aree uguali corrispondono a tratti dell'orbita diversi: più corti quando il pianeta si trova in un punto dell'orbita lontano dal Sole e più lunghi quando il pianeta si trova in punto dell'orbita vicino al Sole. Perché questi tratti dell'orbita diversi siano percorsi nello stesso intervallo di tempo bisogna dunque che il pianeta si muova a una velocità minore quando è distante dal Sole e a una velocità maggiore quando si trova più vicino.
3. La terza legge di Keplero dice che: i quadrati dei tempi impiegati dai pianeti a compiere le loro orbite sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle orbite [Figura 3]
La legge mette cioè in relazione il tempo impiegato da un pianeta a percorrere l'orbita intorno al Sole con la sua distanza da esso. Maggiore è la distanza media di un pianeta dal Sole, più lungo sarà il suo periodo di rivoluzione e minore la sua velocità media.
