Es war ein mühsamer Weg, gespickt mit Rechenproblemen, von denen wir uns im Zeitalter des Computers keine Vorstellung mehr machen können. Doch Kepler war besessen von der Wahrheit, und ihr stand ein Dogma gegenüber, das dem christlichen Verständnis einer vollkommenen Schöpfung entsprach: Die Planetenbahnen als perfekte Kreise, die die Planeten mit konstanter Geschwindigkeit durchlaufen.

„Kepler hatte das Glück, als ‚Rechengehilfe‘ des Prager Hofastronomen Tycho Brahe Zugriff auf das beste Datenmaterial zu haben“, sagt Meyer. Brahe stand ein fest an einer Wand angebrachtes Visiergerät von viereinhalb Metern Durchmesser zur Verfügung. Damit vermaß er sämtliche Positionen der Himmelskörper mit freiem Auge, auch die Positionen des Mars. Mit diesen Daten der Marsbahn begann Kepler zu rechnen. Er wollte erklären, warum sich der Mars oft nicht an der Position am Himmel befand, die er bei einer kreisförmigen Bahn hätte einnehmen müssen.

Ausgehend vom sonnenfernsten Punkt, unterteilte er die Marsbahn in einen Winkel von 360 Grad und bestimmte für je ein Grad zurückgelegter Strecke den dazugehörenden Sonnenabstand. So kam er zum „Gesetz der Fläche“, das besagt: Der Brennstrahl eines Planeten (= seine Verbindungslinie zur Sonne) bestreicht im gleichen Zeitraum gleiche Flächen. Zuvor musste er allerdings die exakte Lage der Erdbahn in Bezug auf Sonne und Erdbahnkreismittelpunkt ermitteln.

Die berechneten und beobachteten Positionen des Planeten ließen sich nur dadurch erklären, dass die Marsbahn keinen Kreis beschrieb. Kepler probierte verschiedene Varianten, und nach 70 Rechenversuchen stieß er auf die Ellipse. So konnte er ein zweites Gesetz formulieren: „Die Planeten bewegen sich in Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.“ Nur dann lassen sie sich zu jedem Zeitpunkt an dem vom „Flächensatz“ vorausgesagten Ort finden.

Das 3. Kepler’sche Gesetz (1619) führte diese Gedanken weiter: das Gesetz von den Umlaufzeiten, „Die Quadrate der Umlaufzeiten verhalten sich wie die Kuben (= dritte Potenz) ihrer Abstände zur Sonne.“ So fand Kepler die Antwort auf die grundlegende Frage, warum die Erdbahn im Vergleich mit anderen Planeten nicht näher an der Sonne verläuft.

Die physikalische Ursache der drei Kepler’schen Gesetze fand erst Isaac Newton – in der Schwerkraft. Kepler hatte hingegen eine von der Sonne ausgehende Magnetkraft angenommen. „Damit war er im Prinzip schon auf der richtigen Spur“, sagt Meyer.