1597年，年轻的开普勒写成《神秘的宇宙》一书。在书中，他设计了一个有趣的、由许多规则的几何形体构成的宇宙模型。当时，已经赫赫有名的天文学家第谷看到那市书后，盛情邀请开普勒做自己的助手。开普勒来到第谷身边以后，师徒俩朝夕相处，结成了忘年交。开普勒仔细分析了第谷对行星特别是火星的长时间的观测资料，总结出三大定律。开普勒的三条行星运动定律，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的“日心说”。

●开普勒第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳运动，而太阳则处在椭圆的一个焦点上。

●开普勒第二定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。比如图中的示例，从A到B、C到口和E到F的运行时间一样时，ASB、CSD和ESF等深色部分的面积A?、A?、A?都相同。也就是说，在行星的椭圆轨道上，越靠近太阳，运行速度越快。

●开普勒第三定律：行星绕轨道一周所需时间的平方与其和太阳的平均距离的立方成正比。换一个通俗点儿的解释，就是行星离太阳越远，它的运转速度就越慢。通过下面的列表，比照它们和太阳的平均距离，可以比较形象地理解这个定律。