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Les anciens croyaient que les corps célestes obéissaient à des lois différentes de celles des objets terrestres. Au XVIIe siècle, les astronomes avaient démontré que la Terre était elle-même une planète tournant autour du Soleil comme les autres. Fort de cette idée, Sir Isaac Newton a appliqué les mêmes principes physiques qui régissent les mouvements quotidiens pour expliquer les orbites planétaires.
Né dans le Lincolnshire, en Angleterre, en 1642, Newton est devenu professeur de mathématiques à Cambridge à 27 ans. Sa fascination pour l'application des mathématiques à la physique l'a amené à s'attaquer au mystère du mouvement planétaire, aboutissant à la publication des Principia Mathematica. en 1687, où il présenta la loi de la gravitation universelle.
Avant Newton, les trois lois empiriques de Kepler résumaient le mouvement planétaire :(1) les planètes suivent des orbites elliptiques, (2) elles balayent des zones égales en des temps égaux et (3) le carré d’une période orbitale est proportionnel au cube de son demi-grand axe. Ces lois décrivaient ce qui s'était passé mais n'expliquaient pas pourquoi.
Newton a insisté sur le fait que les mêmes forces agissant sur une pomme sur Terre gouvernent également les planètes. Il a reconnu qu’en l’absence de force, un corps continue en ligne droite. Pour expliquer les orbites elliptiques observées, il a déduit une force attractive tirant chaque planète vers le Soleil, une force identique à celle qui fait tomber les pommes.
Newton a formalisé la gravité avec l'équation F=Gm₁m₂⁄r², où G est la constante gravitationnelle, m₁ et m₂ sont les masses et r est la distance qui les sépare. Lorsqu'elle est appliquée au mouvement planétaire, cette loi reproduit les trois lois de Kepler et fournit une description unifiée de la chute des corps et de la dynamique orbitale.
