Ko danes govorimo o raziskovanju vesolja, satelitih, potovanjih proti drugim planetom in iskanju svetov zunaj našega Osončja, se ime Johannesa Keplerja pojavlja vedno znova. Nemški astronom in matematik je živel pred več kot štirimi stoletji, vendar so njegova odkritja postavila temelje za razumevanje gibanja planetov.

Leto 2026 je pri tem zanimivo tudi za naš del Evrope. Mineva namreč 400 let od zadnjega leta Keplerjevega štirinajstletnega obdobja v Linzu. V mesto ob Donavi je prišel leta 1612, dokončno pa ga je zapustil 20. novembra 1626.

Štirinajst pomembnih let v Linzu

Kepler se je v Linz preselil maja 1612 in tam deloval kot matematik zgornjeavstrijskih deželnih stanov ter poučeval. Prav linško obdobje je postalo eno najpomembnejših v njegovi znanstveni karieri.

V Linzu je med drugim nastalo delo Harmonices Mundi oziroma Harmonija sveta, ki je izšlo leta 1619. V njem je Kepler objavil svoj tretji zakon gibanja planetov.

Danes poznamo tri Keplerjeve zakone. Prvi pravi, da se planeti okoli Sonca ne gibljejo po popolnih krožnicah, ampak po elipsah, pri čemer je Sonce v enem od gorišč. Drugi opisuje spreminjanje hitrosti planeta na njegovi poti – planet se giblje hitreje, ko je bližje Soncu, in počasneje, ko je od njega bolj oddaljen.

Tretji zakon pa določa matematično povezavo med časom, ki ga planet potrebuje za en obhod okoli Sonca, in velikostjo njegove orbite. Poenostavljeno: bolj ko je planet oddaljen od Sonca, dlje traja njegovo leto. Za današnjega človeka se to morda sliši samoumevno. V začetku 17. stoletja ni bilo.

Zakaj je bilo njegovo odkritje tako pomembno?

Dolga stoletja je evropsko predstavo o vesolju zaznamovala zamisel, da je Zemlja v njegovem središču. Nikolaj Kopernik je v 16. stoletju predstavil heliocentrični model, po katerem Zemlja in drugi planeti krožijo okoli Sonca. Toda Kepler je naredil še en odločilen korak. Na podlagi izredno natančnih astronomskih opazovanj Tycha Braheja je ugotovil, da gibanja Marsa ni mogoče zadovoljivo pojasniti s popolnimi krožnicami. Rešitev je našel v elipsi. Njegovi zakoni so pozneje postali pomembno izhodišče za Isaaca Newtona. Newton je s teorijo gravitacije pojasnil fizikalni razlog za gibanje, ki ga je Kepler matematično opisal.

Keplerjevi zakoni niso ostali samo v učbenikih

Čeprav so nastali pred več kot 400 leti, Keplerjevi zakoni niso zgolj zgodovinska zanimivost. NASA pojasnjuje, da jih še vedno uporabljamo kot osnovo za razumevanje orbit. Z njimi je mogoče med drugim proučevati gibanje lun okoli planetov, zvezd v dvojnih sistemih in planetov zunaj našega Osončja.

Pri načrtovanju sodobnih vesoljskih poletov je fizika seveda bistveno napredovala. Za natančne izračune znanstveniki uporabljajo Newtonovo mehaniko in po potrebi upoštevajo tudi Einsteinovo teorijo relativnosti. Toda Keplerjevi zakoni ostajajo eden temeljnih načinov za razumevanje, kako se telesa gibljejo po orbitah. Ko danes spremljamo pot vesoljskega plovila proti drugemu planetu, tako uporabljamo znanje, katerega temelji segajo v čas, ko ljudje še niso poznali niti zakona univerzalne gravitacije.

Njegovo delo je skoraj zgorelo

Keplerjevo življenje pa še zdaleč ni bilo samo mirno opazovanje neba. Leta 1626 je Zgornjo Avstrijo zajel velik kmečki upor, Linz pa je bil več tednov oblegan. Razmere so bile povezane tudi z ostrimi verskimi in političnimi konflikti tedanjega časa. Kepler je bil protestant, obdobje pa je zaznamovala protireformacija.

V požaru med spopadi je bil uničen že pripravljeni tiskarski stavek za njegovo dolgo pričakovano delo, Rudolfinske tablice. Kepler je dobil dovoljenje, da tiskanje nadaljuje drugje. 20. novembra 1626 je z družino dokončno zapustil Linz. S seboj je odnesel gradivo za Rudolfinske tablice in se pozneje odpravil v Ulm, kjer je osebno nadzoroval njihovo tiskanje. Delo je bilo končano leta 1627.

Tablice, s katerimi so lahko veliko natančneje napovedovali nebo

Rudolfinske tablice so bile astronomske tabele, zasnovane na opazovanjih Tycha Braheja in Keplerjevem razumevanju gibanja planetov. Astronomom so omogočale bistveno natančnejše izračunavanje položajev nebesnih teles. Poimenovane so bile po cesarju Rudolfu II., pri katerem je Kepler pred prihodom v Linz deloval kot cesarski matematik.

Njihov nastanek je bil dolgotrajen, Kepler pa je imel poleg znanstvenih težav tudi finančne in tiskarske zaplete. Ko je leta 1626 zapustil Linz, projekt še vedno ni bil končan. Leto pozneje mu ga je vendarle uspelo spraviti v tisk.

Štiri stoletja pozneje je njegovo ime poletelo v vesolje

Kako pomembna je Keplerjeva zapuščina, kaže tudi dejstvo, da je NASA po njem poimenovala enega svojih najpomembnejših vesoljskih teleskopov. Vesoljski teleskop Kepler je bil izstreljen 6. marca 2009. Njegova glavna naloga je bila iskanje eksoplanetov – planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd.

Misija je spremenila naše predstave o planetih v naši galaksiji. V podatkih Keplerjeve misije so znanstveniki potrdili več kot 2.600 planetov zunaj Osončja. Ena najpomembnejših ugotovitev misije je bila, da planeti v naši galaksiji niso redkost. Nasprotno – podatki so pokazali, da je planetov v Rimski cesti več kot zvezd. Teleskop so po devetih letih delovanja upokojili leta 2018, njegova znanstvena zapuščina pa ostaja.

Človek iz 17. stoletja, brez katerega bi vesolje razumeli drugače

Kepler je umrl 15. novembra 1630 v Regensburgu, star 58 let. Od njegovega življenja nas ločujejo skoraj štiri stoletja, toda enačbe, ki jih je oblikoval v času brez računalnikov, vesoljskih teleskopov ali sodobnih observatorijev, so ostale del temeljev astronomije. Za prebivalce Slovenije je zanimivo tudi, kako blizu se je pisalo to poglavje zgodovine znanosti. Linz, kjer je Kepler preživel 14 let in kjer je leta 1619 objavil svoj tretji zakon gibanja planetov, leži le nekaj sto kilometrov od Slovenije.

Pred 400 leti je zaradi nemirnega časa mesto zapustil. Štiri stoletja pozneje pa njegovo ime in njegove enačbe še vedno potujejo precej dlje, kot bi si Kepler leta 1626 lahko predstavljal.