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约翰内斯·开普勒是16到17世纪的德国天文学家，他通过分析第谷·布拉赫的精确观测数据，发现了行星运动的三大定律。这些定律彻底改变了人类对宇宙的认识，推翻了古代认为行星做圆周运动的观点，为后来牛顿万有引力定律的建立奠定了重要基础。
开普勒第一定律指出，行星围绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。这个发现推翻了古代天文学家认为行星做完美圆周运动的观点。椭圆有两个焦点，太阳位于其中一个焦点，另一个焦点是空的。椭圆的形状由长轴和短轴决定，扁平程度用离心率来衡量。
开普勒第二定律指出，行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。这个定律揭示了行星运动速度的变化规律：当行星接近太阳时，运动速度加快；当行星远离太阳时，运动速度减慢。虽然速度在变化，但面积速度始终保持恒定，这体现了角动量守恒的物理原理。
开普勒第三定律建立了行星轨道周期与半长轴之间的数学关系：行星公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。用公式表示就是T的平方比a的立方等于常数k。这个常数对太阳系中所有行星都相同。通过观测数据可以验证，无论是水星、金星、地球还是火星，它们的T平方除以a立方的值都约等于1，完美验证了这个定律的正确性。
开普勒三定律不仅揭示了行星运动的基本规律，更具有深远的科学意义。这些定律推翻了古代认为天体做完美圆周运动的观念，为后来牛顿发现万有引力定律提供了重要的观测基础。在现代，开普勒定律仍然是航天技术的理论基础，广泛应用于人造卫星的轨道设计和空间探测任务的规划中，体现了其持续的科学价值。