开普勒三大定律
开普勒第一定律（軌道定律）
每個行星在圍繞太陽旋轉時，其軌道呈橢圓形，太陽位於橢圓的其中一側焦點處。
开普勒第二定律（面積定律）
在相等的時間間隔內，太陽與行星之間連線所形成的扇形面積相等。
开普勒第三定律（周期定律）
各行星圍繞太陽公轉的橢圓軌道半長軸的立方，與其公轉周期的平方成正比。可用公式表示為：`a^3T^2 = k`
約翰尼斯·開普勒（1571-1630 年）是傑出的德國天文學家。他發現了行星運動的三大定律：軌道定律、面積定律，和周期定律。這些定律最終使他贏得了「天空立法者」的美譽，並為哥白尼的日心說提供了最可靠的證據。開普勒在光學和數學領域也做出了重要貢獻。他也是現代實驗光學的奠基人。
開普勒仔細研究了他導師第谷多年來對行星進行的仔細觀測記錄。第谷是望遠鏡發明以前的最後一位偉大的天文學家。開普勒認為，透過仔細的數學分析第谷的記錄，就可以確定哥白尼的日心說、托勒密的地心說，和第谷提出的軌道學說中，哪一個才是最正確的。
當時無論是地心說還是日心說，都認為行星的運行是均速圓周運動。但開普勒發現，對於火星的軌道來說，按照哥白尼、托勒密和第谷提出的三種不同方法，即使經過多年的苦思冥想和煞費苦心的數學計算，其結果都與第谷的實際觀測不符。他放棄了火星作均速圓周運動的觀念，並嘗試用其他幾何圖形來解釋。
1609 年，他發現橢圓形完全符合要求，能做出同樣準確的解釋。最終，開普勒認識到了問題所在：他與第谷、哥白尼以及所有的經典天文學家一樣，都假設行星軌道是由圓或複合圓組成的，但實際上行星軌道並非圓形，而是橢圓形的。開普勒得出了「開普勒第一定律（軌道定律）」：火星沿橢圓軌道繞太陽運行，太陽位於兩側焦點之一的位置。
發現行星沿橢圓軌道運行，需要破除傳統觀念的智慧和毅力。此前所有的天文學家，包括哥白尼和伽利略在內，都堅持天體是完美，圓是完美形狀，一切天體運動都是圓周運動的成見。第谷的精確觀測加上開普勒的努力，終於將日心說向前推進了一大步。
接著，開普勒又發現火星的運行速度並非均速，當它距離太陽較近時，運動得較快（近日點），距離太陽較遠時，運動得較慢（遠日點）。但從任一點開始，向徑（太陽中心到行星中心的連線）在相等的時間間隔內所掃過的扇形面積相等。這就是「開普勒第二定律（面積定律）」。
這兩條定律發表在 1609 年出版的《新天文學》（又名《論火星的運動》）一書中。該書還指出，這兩條定律同樣適用於其他行星和月球的運動。
「開普勒第三定律（周期定律）」的發現更為艱難。開普勒克服了工作環境的不利與長年的身心疲憊，經過長期繁雜的計算和無數次的失敗，終於創立了行星運動的第三條定律（周期定律）：行星繞太陽公轉運動的周期的平方，與其橢圓軌道的半長軸的立方成正比。這項研究成果發表在 1619 年出版的《宇宙諧和論》一書中。
開普勒自幼天資聰穎，學業成績優異，還是個充滿幻想與激情的人。1600 年，他出版了《夢游》一書，這是一部探討人類與月球人交往的純