El simple hecho que los objetos tengan masa genera una atracción entre estos. En algunos casos, se puede considerar la fuerza de la gravedad que un planeta ejerce sobre los objetos es constante. Sin embargo, para los cuerpos celestes es necesario utilizar la ley de la gravitación universal, como por ejemplo el sistema Tierra-Sol.

Ley de la gravitación universal

Considerando las dos masas representadas en la figura anterior: una de masa \(M\) y la otra de masa \(m\), separadas por una distancia \(d\), ocurrirá entre estas una atracción gravitatoria cuya intensidad es: $$ F = G\frac{ M m }{d^2},$$ donde \(G\) es una constante de valor \(6.67 \times 10^{-11} N(\frac{m}{kg})^2\). La dirección de esta fuerza está dada por una línea recta que conecta el centro de los objetos. Y donde los sentidos son opuestos debido a la tercera ley de Newton, como se muestra en la figura.

Leyes de Kepler

Debido a la atracción que los cuerpos celestes ejercen entre sí, las siguientes leyes fueron descubiertas por Kepler:

\(1^a\) - Ley de órbitas elípticas
Los planetas describen trayectorias elípticas, donde el sol ocupa uno de los focos de la elipse.
\(2^a\) - Ley de las áreas
El área barrida por el radio vector de un planeta genera áreas iguales en tiempos iguales (ver figura anterior).
\(3^a\) - Ley de los períodos
Los cubos de los radios promedio de los planetas alrededor del sol son proporcionales a los cuadrados de los períodos de revolución. O matemáticamente: $$ R^3 = k \tau^2,$$ donde \(R\) es el radio medio, \(\tau\) es el período de rotación alrededor del sol y \(k\) es una constante.

Observación: Cuanto más alejado un planeta este del Sol (mayor el radio), mayor será su período de rotación alrededor del Sol ( mayor el \(\tau\) ).