對任何二物體 (恆星與行星、行星與衛星、雙星系統…),如果它們間束縛力只有重力, 而且它們運動的軌道是橢圓或圓,則克卜勒三運動定律是必然的結果。所以,這裡呈現 的結果,不只是適用用行星系統。
橢圓的半長軸以 a 代表 , 半短軸以 b 代表 , 橢圓的離心率 e 為兩焦點間的距離與長軸的比值 。 圓為橢圓的特例 , 兩焦點的距離為零 , 所以圓的離心率為零 。
"等面積速率定律 : 太陽與行星的連線 , 在相同的時間掃過相同的面積 。 "
如 果 週 期 的 單 位 為 地 球 年 , 而 半 長 軸 以 A.U. 為 單 位 , 對 太 陽 系 任 何 行 星
在推導此公式時,我們已忽略行星質量所引起的效應。考慮本太陽系的行星公轉時,這是 合理的作法,因為就是質量最大的行星─木星,其質量只約是太陽的千分之一。
如果行星的質量不可忽略,則克卜勒第三運動定律需修正為:
p2 =[4 pi2/G(m1 + m2)] a3。
在這則公式中,p 是以秒為單位,質量(m1, m2)以公斤為單位,而 a 以公尺為單位。
太 陽 系 九 大 行 星 運 行 軌 道 的 主 要 數 據 如 下 :
行 星 | 半 行 軸 a (A.U.) |
週 期 p (地 球 年) |
軌 道 離 心 率 e | p2/a3 |
水 星 | 0.387 | 0.241 | 0.206 | 1.002 |
金 星 | 0.723 | 0.615 | 0.007 | 1.002 |
地 球 | 1.000 | 1.000 | 0.017 | 1.000 |
火 星 | 1.524 | 1.881 | 0.093 | 1.000 |
土 星 | 5.203 | 11.86 | 0.048 | 0.999 |
木 星 | 9.539 | 29.46 | 0.056 | 1.000 |
天 王 星 | 19.19 | 84.01 | 0.046 | 0.999 |
海 王 星 | 30.06 | 164.8 | 0.010 | 1.000 |
冥 王 星 | 39.53 | 248.6 | 0.248 | 1.001 |
除了水星與冥王星之外 , 其餘行星的軌道都很接近圓形 。 在內行星中,火星的偏心 率是最大的,如果當初 克卜勒 繼承 Brahe的觀測數據後,如果不是先計算火星的運動軌 道,結局是否和現在會有不同呢?