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La prima legge di Keplero recita così: 
1) il Pianeta percorre una ellisse attorno al Sole
2) il Sole è in un fuoco
3) dal fuoco vuoto si vede rotare il Pianeta di moto circolare uniforme (vedi animazione)
4) la velocità di percorrenza della ellisse è variabile
Questa legge è stata ottenuta dalla analisi di dettaglio dell'orbita di Marte, presupponendo assolutamente corretta l'assunzione che le misure di Tycho Brahe fossero esatte con la precisione di un primo di arco.
 
a) poiché si misura dalla Terra, per trasporre poi l'orbita attorno al Sole, la sua orbita doveva essere conosciuta con la precisione delle misure di Tycho (1 primo d'arco) e non con quella di Copernico (30 primi d'arco)
b) Keplero misura opportune triangolazioni Terra-Sole-Marte, con Marte nella stessa posizione siderale. Ricava il centro e il raggio dell'orbita della Terra supposta come cerchio eccentrico: data la bassa ellitticità dell'orbita della Terra, l'approssimazione rimane ancora ottima.
c) ricava una eccentricità dell'orbita della Terra abbastanza diversa a quella della classicità (1 su 60 per Keplero - 2,49 per Tolomeo e Copernico). Con questo parametro aggiornato sistema così la maggiore fonte di non corrispondenza con le osservazioni delle posizioni di Marte.
d) sussistono ancora piccoli errori nella longitudine di Marte (8 primi). La classicità avrebbe accolto come ottime queste misure. Non Keplero, che si fida della precisione di 1 primo di Tycho. Prova tutte le immaginabili possibili varianti di orbite copernicane, ma non risolve il problema.
e) in particolare, la rispondenza dei vari tipi di orbite ipotizzate alla 2° legge diventa criterio di selezione severissimo. Keplero temerà ad un certo punto della corretezza della 2° legge (non trovando mai corrispondenza ad essa); ma la sua perseveranza ha vinto. (numericamente questa descritta è la prima legge, ma da un punto di vista della scoperta è ben seconda, con un travaglio di studio e calcolo di una possanza inaudita) 
f) la conoscenza delle coniche, che si era fatto con lo studio dell'ottica (specchi parabolici), gli permette infine di riconoscere che se l'orbita fosse una ellisse, tutto miracolosamente andrebbe a posto.
«… La forma ellittica dell'orbita mostrerà tutta la sua forza nel caso di Mercurio…» l'orbita molto eccentica di Mercurio era sempre stata la bestia nera degli astronomi del passato, costringendoli a modelli specifici. «...nella teoria di Keplero ... Mercurio diventa un pianeta come tutti gli altri...» (1). Così egli potrà calcolare il transito di Mercurio del 1631 con esattezza. Una "performance" inaudita fino ad allora!    (1) da "i grandi della scienza - Keplero - Le Scienze"