Hulton Archief/Hulton Archief/Getty Images

De Ouden geloofden dat hemellichamen andere wetten gehoorzaamden dan aardse objecten. Tegen de 17e eeuw hadden astronomen aangetoond dat de aarde zelf een planeet is, die net als alle andere rond de zon draait. Met dit inzicht paste Sir Isaac Newton dezelfde natuurkundige principes toe die de dagelijkse beweging beheersen om de banen van planeten te verklaren.

Sir Isaac Newton

Newton, geboren in Lincolnshire, Engeland, in 1642, werd op 27-jarige leeftijd hoogleraar wiskunde in Cambridge. Zijn fascinatie voor het toepassen van wiskunde op de natuurkunde bracht hem ertoe het mysterie van de beweging van planeten aan te pakken, met als hoogtepunt de publicatie van de Principia Mathematica. in 1687, waar hij de wet van de universele zwaartekracht presenteerde.

De beweging van de planeten

Vóór Newton vatten de drie empirische wetten van Kepler de beweging van planeten samen:(1) planeten volgen elliptische banen, (2) ze vegen in gelijke tijden gelijke gebieden af, en (3) het kwadraat van een omlooptijd is evenredig met de derde macht van zijn halve lange as. Deze wetten beschreven wat er gebeurde, maar gaven geen verklaring voor het waarom.

Newtons aanpak

Newton benadrukte dat dezelfde krachten die op een appel op aarde inwerken, ook de planeten regeren. Hij erkende dat bij afwezigheid van kracht een lichaam in een rechte lijn voortbeweegt. Om de waargenomen elliptische banen te verklaren, leidde hij een aantrekkingskracht af die elke planeet naar de zon trekt – een kracht die identiek is aan de kracht die appels laat vallen.

Universele zwaartekracht

Newton formaliseerde de zwaartekracht met de vergelijking F=Gm₁m₂⁄r², waarbij G de zwaartekrachtconstante is, m₁ en m₂ de massa's zijn, en r de afstand daartussen. Wanneer toegepast op de beweging van planeten, reproduceert deze wet de drie wetten van Kepler en biedt een uniforme beschrijving van zowel vallende lichamen als de orbitale dynamiek.