Kepler foi um astrônomo, matemático e astrólogo alemão e figura-chave da revolução científica do século XVII. É considerado o geômetra que adicionou a filosofia na equação na astronomia, contrariando a afirmação de Pascal: “aquilo que passa da geometria nos ultrapassa”, ele é tido como o mais ousado, o mais perseverante e o mais inspirado de todos os astrônomos.
Kepler é mais conhecido por ter formulado as três leis fundamentais da mecânica celeste, conhecidas como Leis de Kepler:
- Os planetas descrevem órbitas elípticas, com o sol num dos focos.
- O raio vetor que liga um planeta ao Sol descreve áreas iguais em tempos iguais. (Lei das áreas)
- Os quadrados dos períodos de revolução (T) são proporcionais aos cubos das distâncias médias (a) do Sol aos planetas. T2=ka3, onde k é uma constante de proporcionalidade.
As leis do modelo heliocêntrico de Kepler foram codificadas por astrônomos posteriores. As obras de Kepler: Astronomia Nova, Harmonices Mundi, e Epitome astronomiae Copernicanae, também forneceram uma das bases para a teoria da gravitação universal de Isaac Newton.
Um dos maiores méritos de Kepler, foi o fato dele não ter se limitado aos rigores da geometria, indo muito mais além explorando a imaginação. Ele nasceu 28 anos depois da morte de Copérnico, numa família aristocrática em declínio e cheia de problemas.
Kepler teve contato com a astronomia ainda criança, e desenvolveu um amor por ela que manteve por toda sua vida. Aos seis anos de idade, observou o Grande Cometa de 1577, deixando escrito que "foi levado por sua mãe para um local elevado para vê-lo". Aos nove anos, observou um outro evento astronômico, um eclipse lunar em 1580, registrando que se lembrava de ter sido "chamado para fora" para observá-lo e que a lua "parecia bastante vermelha". No entanto, varíola durante a infância o deixou com a visão fraca e alguma limitação nos movimentos das mãos, limitando sua habilidade para os aspectos observacionais da astronomia.
Devido a sua debilidade física, foi recebido gratuitamente, aos treze anos, no seminário protestante de Maulbronn, para estudar teologia. Entre 1589 e 1593, Kepler foi muito bem nos estudos e passou para o seminário de Tubingue. Quando no entanto, deixou essa escola aos 22 anos de idade, não foi considerado apto a “trabalhar para a glória da igreja”, sendo então nomeado professor de matemáticas e de moral no colégio de Graetz, na Estíria em 1594 aos 23 nos de idade.
Como o ensino de astronomia fazia parte de seus deveres, ele foi encarregado da redação de um almanaque, no qual teve que adotar a reforma gregoriana. Para aumentar a venda de seus almanaques, Kepler inseria neles previsões supostamente astrológicas sobre o tempo e os acontecimentos políticos, das quais algumas se realizaram dando-lhe um grande crédito.
A primeira obra científica de Kepler foi a “Mysterium cosmographicum”, composta durante os primeiros anos de sua estadia em Graetz (1594-1596). Em 1597, Kepler se casa com Barbara Müller, então com 25 anos. No entanto a tolerância em relação ao apoio de Kepler ao sistema de Copérnico e suas críticas ao tribunal que baniu e proibiu a obra do ilustre polonês, terminaram com a sucessão do arquiduque Carlos por seu filho Ferdinando que fez votos de extinguir a heresia de seus estados.
Kepler foi obrigado então a deixar Graetz. Mesmo arruinado, privado de seus meios de subsistência e banido da Estíria, Kepler permaneceu inabalável em suas crenças, porém preocupado com o futuro de sua família, pediu ajuda a Moestlin. Quem no entanto veio em seu socorro, foi Tycho Brahe, oferecendo-lhe um posto para ajudar nos trabalhos astronômicos que o imperador Rodolfo o havia incumbido, ao que Kepler aceitou prontamente, transferindo-se para Praga com a família, onde trabalhou entre 1600 e 1612.
Com a inesperada morte de Brahe em 1601, Kepler tornou-se o herdeiro não só de todo o seu acervo, como também da sua função como matemático imperial, astrólogo e astrônomo. E com esse material à disposição, encontrou o motivo de algumas falhas nas observações de Brahe: a refração dos raios luminosos, nula no zênite mas que no horizonte adquire seu valor máximo. Brahe estava ciente desse fenômeno, no entanto a sua extensão e efeitos não eram precisamente conhecidos.
Kepler retoma portanto essa questão como um todo e entre 1603 e 1604, e compõe um trabalho intitulado “Paralipomena ad Vitellionem”, um trabalho bastante completo sobre óptica, que apesar de conter erros graves, era notável para a época. Encontra-se nela a verdadeira teoria das lunetas, regras exatas para determinar a distância focal das lentes e o poder de aumento de um instrumento. Foi nela também apresentada pela primeira vez a descrição exata do olho e seu funcionamento, além da explicação da luz cinzenta da Lua, lealmente atribuída a seu mestre Moestlin.
Como principal resultado, Kepler produz uma tabela das refrações astronômicas, desde o zênite até os 70 graus, que não difere em mais de 9 segundos daquela que é usada hoje em dia, porém aproximando-se do horizonte, as diferenças tornam-se maiores.
Ainda em 1604, Kepler começou a observar e escreveu uma longa dissertação sobre uma estrela surgida na constelação da serpente, que depois de brilhar com um fulgor superior ao de Júpiter, logo desapareceu para nunca mais voltar. Esse fato fez com que Kepler questionasse mais adiante como a estrela pode nascer e de que matéria ela era formada, sem chegar a nenhuma conclusão prática.
Depois de nove anos de esforços contínuos e com extrema aplicação, Kepler conseguiu representar exatamente o movimento de Marte, por duas das leis que, reconhecidas em seguida como aplicáveis aos demais planetas, imortalizaram seu nome. Sua obra sobre o movimento de Marte foi intitulada como: “Astronomia nova, ou Física celeste, fundada sobre o estudo do movimento de Marte, deduzida das observações de Tycho Brahe”, foi concluída em 1605.
Como o período de revolução de Marte, de 687 dias já era bem conhecido, Kepler teve a ideia de comparar nas observações de Tycho as observações de Marte que diferiam exatamente desse número de dias, usando-as para verificar os cálculos e uma confirmação bem mais precisa da hipótese adotada para a lei do movimento da Terra.
Encorajado por esse sucesso, Kepler repetiu a operação várias vezes, seguindo o planeta passo a passo para determinar sua rota no espaço. Tentando agrupar os pontos encontrados num círculo perfeito e tendo ciência que Tycho era um observador de tal modo exato, ele logo se convenceu que a rota não poderia ser um círculo.
Depois de numerosas tentativas e penosos cálculos, Kepler descobriu que uma órbita elíptica satisfazia todas as observações de Tycho. Continuou a seguir o planeta vermelho e logo ficou claro que os pontos calculados para a órbita elíptica se confirmavam a cada passagem, porém ainda com um pequeno desvio.
Quanto ao movimento da Terra, Kepler logo concluiu que este se dava também numa elipse, porém bem mais próxima do formato de um círculo. Uma circunstância notável em todo esse contexto foi a imperfeição dos métodos e instrumentos de Tycho e ao mesmo tempo a confiança que Kepler depositava em suas observações, o que o fez admitir um possível erro de 8 segundos, mas nunca um erro de 8 minutos, o que o levou em última análise à descoberta das órbitas elípticas.
Prosseguindo em suas observações, e constatando que Marte teimava em sair da trajetória prevista, Kepler foi forçado então a rejeitar as órbitas elípticas puras, assim como as circulares e devido aos mesmos motivos, e compelido a procurar diretamente as leis do movimento perturbado.
Não foi de imediato que Kepler formulou a teoria da atração dos corpos. Passou por várias suposições, entre elas a influência da rotação do Sol. Kepler na verdade passou um período atribulado, entre as suas teorias variadas e problemas com os herdeiros da família de Tycho sobre a posse dos dados das observações daquele. Por conta disso, sua obra “Astronomia nova”, só foi publicada em 1609. Além disso, com a morte do Rei Rodolfo no início de 1612, o seu sucessor, Matias abandonou completamente o observatório de Praga, cujos trabalhos foram interrompidos por total falta de recursos, obrigando Kepler a aceitara função de professor no ginásio na cidade de Linz, onde depois da morte de sua esposa, casa-se novamente em 1613.
Entre 1610 e 1612, rodeado por problemas políticos e familiares, Kepler produziu alguns manuscritos: o “Dioptrice” sobre telescópios, influenciado pelas descobertas de Galileu; o “Somnium”, onde tentava descrever como seria a astronomia a partir de um outro planeta, para reforçar o conceito do sistema heliocêntrico, além de outros trabalhos em matemática e física.
Kepler, que para assistir sua mãe, havia renunciado ao cargo de professor, estava mergulhado numa crescente miséria. Como se não bastasse, perdeu uma filha de dezessete anos. É nesse período que ele busca refúgio para concluir uma obra iniciada em 1599, intitulada: “Harmonices mundi libri quinque” (Os cinco livros da harmonia do Mundo), um verdadeiro tratado sobre a geometria dos polígonos, tendo capítulos dedicados à música e a política. O último capítulo determina os acordes planetários: Saturno e Júpiter seriam os baixos, Marte é o tenor, Vênus o contralto e Mercúrio o falsete.
Nas últimas páginas do livro, voltando à linguagem precisa da ciência, ele revela a célebre lei que, encadeando todos os elementos do nosso sistema, vincula os grandes eixos das órbitas planetárias à duração das revoluções. Um encerramento inesperado para uma obra, concluída em 1619, a qual Kepler pareceu ter produzido como que sonhando.
Em seguida, outro problema familiar se abateu sobre ele. Sua mãe, aos setenta anos, foi presa e acusada de crime de feitiçaria. Kepler acudiu e durante cinco anos de apreensões, entre 1617 e 1621, lutou para salvar sua mãe. Apesar de ter sucesso em salvá-la, não se livrou da vergonha advinda desses fatos. Com a Alemanha envolta na Guerra dos Trinta Anos, eram tampos de perturbação, angústia, confusão e desordem.
Em 1623, Kepler finalmente concluiu seu trabalho com as tabelas Rodolfinas (na verdade a conclusão do trabalho iniciado por Tycho Brahe), Essas tabelas continham as posições de 1.406 estrelas, e também indicações e tabelas de localização para os planetas do sistema solar. Para a maioria das estrelas essas tabelas eram precisas ao nível de um minuto de arco, e foram as primeiras a incluir fatores de correção para a refração atmosférica. Elas foram suficientemente precisas para prever o trânsito de Mercúrio, observado por Pierre Gassendi em 1631 e o trânsito de Vênus observado por Jeremiah Horrox em 1639.
Com a morte do imperador Matias em 1625, seu sucessor, foi seu sobrinho, Ferdinando da Áustria, cujo zelo religioso obrigou novamente Kepler a se refugiar. Depois de um período na cidade de Ulm, em 1618, Kepler tornou-se conselheiro oficial do general Wallenstein. Nos seus últimos anos, tentando reaver seus status, Kepler passou viajando entre Praga, Linz e Ulm para uma residência temporária em Sagan, e mais tarde em Ratisbona, onde morreu em 1630, aos 59 anos.
As leis de Kepler, são o fundamento da astronomia moderna. Talvez nenhuma outra descoberta tenha desencadeado tantos outros trabalhos e novas descobertas, mas a longa e penosa rota que conduziu a ela é muito pouco conhecida.
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