2. Перший (узагальнений) закон Кеплера
Під дією сили тяжіння одне небесне тіло рухається в полі сил тяжіння другого тіла по одному із конічних перерізів - колу, еліпсу, параболі або гіперболі.
Другий закон Кеплера.
Виберемо прямокутну систему координат,
Початок якого помістимо в центрі притягання,
а площина xy співпадає з площиною орбіти.
Спроектувавши силу F і прискорення на осі x
та y рівняння динаміки запишемо у вигляді
;
.
Помноживши ці рівняння відповідно на x і на y і віднявши від першого друге одержимо
або
Оскільки сила центральна то
тому
або
В полярних координатах
тому
Третій уточнений закон Кеплера
При круговому русі
або
бо
.При відносному русі по колу небесного тіла з масою m навколо центрального тіла з масою
,то відносне прискорення рівне
.Оскільки
і
одне і теж прискорення то
або
Якщо розглядати рух небесного тіла по еліпсу, то вийде співвідношення аналогічне формулі (1),тільки
замінено на велику піввісь
,
означає період обертання по еліпсу.
Запишемо рівняння (1) для двох тіл маси яких
і
великі півосі еліптичних орбіт
і
,а періоди їх обертання навколо їх центральних тіл з масами
і
позначимо через
і
;
.Поділивши почленно одержимо:
(2)
Формула (2)- точний вираз третього закону Кеплера.
Якщо тіло рухається навколо Сонця, то
і
то формула (2) переходить в формулу
.