Bagaimana planet bergerak adalah salah satu pertanyaan paling awal yang dihadapi para ilmuwan kuno dalam mencoba menentukan aturan alam semesta. Teori awal mendalilkan bahwa Bumi adalah pusat alam semesta, dan semua benda langit mengorbit di sekitarnya. Dengan temuan Galileo, terungkap bahwa matahari, bukan Bumi, adalah pusat tata surya kita, dan planet-planet bergerak di sekitarnya dengan kecepatan dan sudut yang bervariasi. Teori gerak planet saat ini didasarkan pada karya astronom Jerman abad ke-16 Johannes Kepler.
Menggunakan karya mentornya, Tycho Brahe, sebagai dasar teorinya, Kepler mengubah dunia astronomi dan fisika melalui tiga hukum gerak planetnya. Meskipun pada saat itu hanya enam planet yang diketahui, teorinya dikonfirmasi lebih dari satu abad kemudian oleh Newton, dan telah bertahan dengan baik selama lebih dari 400 tahun. Meskipun teorinya agak membingungkan bagi non-astronom, mereka sangat mengubah lapangan bermain untuk dunia ilmu planet.
Hukum pertama yang ditentukan Kepler adalah bahwa gerakan planet berbentuk elips, bukan siklis. Alih-alih bergerak dalam pola melingkar mengelilingi matahari, setiap planet bergerak dalam orbit berbentuk oval. Hukum ini sepenuhnya bertentangan dengan teori gerak planet yang berlaku sejak zaman Aristoteles, tetapi bukti ilmiah yang luar biasa akhirnya membuktikan teori baru Kepler itu benar.
Hukum kedua Kepler berkaitan dengan kecepatan planet bergerak saat mengikuti orbitnya. Planet-planet mengubah kecepatan relatif terhadap posisinya terhadap matahari; ketika mereka lebih dekat mereka mempercepat, dan ketika mereka jauh mereka melambat. Hukum kedua Kepler menyatakan bahwa selama periode waktu yang sama, sebuah planet akan bergerak dengan jarak yang sama. Pada dasarnya, jarak yang akan ditempuh dalam satu bulan lebih lama tetapi pada kecepatan yang lebih tinggi ketika dekat dengan matahari, sedangkan jauh dari matahari akan bergerak lebih lambat tetapi memiliki jarak yang lebih kecil untuk ditempuh. Menurut hukum gerak planet ini, kecepatan menyeimbangkan jarak, sehingga sebuah planet akan hampir selalu menempuh jarak yang sama dalam periode waktu tertentu.
Hukum ketiga gerak planet yang diramalkan Kepler lebih bersifat matematis dan rumit. Sementara dua hukum pertama berurusan dengan bagaimana sebuah planet bergerak relatif terhadap matahari, hukum ketiga membandingkan pergerakan planet terhadap planet lain. Pada dasarnya dinyatakan, jika Anda mengkuadratkan jumlah waktu yang dibutuhkan sebuah planet untuk menyelesaikan orbit, dan membaginya dengan jarak rata-rata pangkat tiga planet ke matahari, Anda akan mendapatkan rasio yang hampir identik untuk setiap planet. Ini berarti bahwa waktu mengorbit sebuah planet berbanding lurus dengan seberapa besar orbitnya, sehingga rasionya hampir sama persis tidak peduli planet apa yang digambarkan.
Gerakan planet membantu menggambarkan aturan tata surya, tetapi kegunaannya tidak berakhir di situ. Selain menjelaskan bagaimana planet-planet bergerak, ini juga membantu para ilmuwan modern menentukan pola orbit satelit dan benda-benda buatan manusia lainnya yang ditempatkan di luar angkasa. Hukum Kepler juga telah membantu menjelaskan pola orbit planet-planet baru yang baru ditemukan oleh teknologi canggih, bahkan jika kita tidak dapat mengamatinya secara visual.