Isaac Newton observeerde de planeten niet alleen rechtstreeks, hij combineerde zijn observaties met het werk van zijn voorgangers en nauwgezette berekeningen om te komen tot zijn revolutionaire bewegingswetten en wet van universele zwaartekracht. Hier is een uitsplitsing van hoe hij observatie gebruikte om planetaire beweging te verklaren:

1. Voortbouw op bestaande kennis:

* de wetten van Kepler: Newton was bekend met de wetten van Johannes Kepler van Planetary Motion, afgeleid van de gedetailleerde observaties van Tycho Brahe. Deze wetten vermeldden:

* Planeten bewegen in elliptische banen met de zon op één focus.

* De snelheid van een planeet varieert, die sneller beweegt wanneer dichter bij de zon.

* Het vierkant van de orbitale periode van een planeet is evenredig met de kubus van de gemiddelde afstand tot de zon.

* de observaties van Galileo: Galileo's observaties met zijn telescoop ondersteunden het heliocentrische model (op de zon gecentreerde) en onthulde fasen van Venus, waardoor het de zon draait, niet op aarde.

2. Het observeren van de maan en vallende objecten:

* Universele zwaartekracht: Newton observeerde het vallen van objecten op aarde en theoretiseerde dat deze zelfde kracht, de zwaartekracht, zich uitstrekte voorbij de aarde, naar de maan reikte en in een baan om de aarde hield. Hij besefte dat de maan constant naar de aarde viel, maar vanwege zijn zijwaartse beweging raakt het nooit het oppervlak.

* De Apple -mythe: Het beroemde "appel dat uit een boom valt" -verhaal is misschien apocrief, maar het illustreert het belangrijkste inzicht van Newton:dezelfde kracht die op een appel op aarde werkt, regelt ook de beweging van hemelse lichamen.

3. Wiskundige formulering:

* Wetten van beweging: Newton formuleerde zijn drie bewegingswetten:

* traagheid: Een object in rust blijft in rust en een voorwerp in beweging blijft in beweging met een constante snelheid en richting, tenzij opgewerkt door een onevenwichtige kracht.

* f =ma: De versnelling van een object is recht evenredig met de toegepaste kracht en omgekeerd evenredig met zijn massa.

* Actie-reactie: Voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie.

* Wet van universele zwaartekracht: Newton gaf wiskundig de zwaartekracht uit:elk deeltje in het universum trekt elk ander deeltje aan met een kracht die evenredig is aan het product van hun massa en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen hun centra.

4. Observaties en wiskunde combineren:

* Planetaire beweging uitleggen: Door zijn bewegingswetten en universele zwaartekracht te combineren, zou Newton de waargenomen elliptische banen van planeten kunnen verklaren. Hij liet zien hoe de zwaartekracht van de zon op planeten werkt, waardoor ze in een gebogen pad bewegen, in plaats van een rechte lijn.

* voorspellende kracht: De theorie van Newton verklaarde niet alleen de waargenomen bewegingen van planeten, maar voorspelde ook de bewegingen van kometen en andere hemelse objecten nauwkeurig.

Samenvattend, Newton's begrip van planetaire beweging kwam niet van het kijken naar de planeten, maar uit een synthese van observaties, bestaande theorieën en zijn eigen briljante wiskundige formuleringen. Hij besefte dat dezelfde kracht die een appel op de grond laat vallen ook verantwoordelijk is voor de planeten die rond de zon draaien, en ons begrip van het universum fundamenteel verandert.