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Entre los años 1605 y 1619 formuló las tres leyes del movimiento planetario que llevan su nombre, y que permiten la exacta especificación matemática de las trayectorias descritas por los planetas que giran alrededor del sol. También formuló algunas leyes ópticas y en 1611 construyó un telescopio.

Las leyes de Kepler son leyes experimentales, enunciadas por J. Kepler, sobre el movimiento de los planetas alrededor del sol. La primera ley de Kepler establece que los planetas describen órbitas elípticas, en uno de cuyos focos se halla el Sol (1609). Segunda ley: las áreas barridas por el rayo vector que une el centro del Sol con el centro de un planeta son proporcionales a los tiempos empleados en barrerlas (velocidad areolar constante). La tercera ley establece que los cuadrados de los tiempos empleados por los planetas en su movimiento de revolución sideral son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas (1619).

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