Astronomia nova
Yapı ve özet

İngilizcede, çalışmasının tam adı, New Astronomy, Based upon Causes, or Celestial Physics, Treated by Means of Commentaries on the Motions of the Star Mars, from the Observations of Tycho Brahe, Gent. (Tycho Brahe, Gent'in Gözlemlerinden Mars Yıldızının Hareketleri Üzerine Yorumlar Aracılığıyla İşlenen Sebeplere Dayalı Yeni Astronomi) olarak geçer. 650'den fazla sayfa boyunca Kepler, keşiflerini adım adım anlatır.
Astronomia nova'nın girişindeki kutsal metin tartışması, Kepler'in on yedinci yüzyıldaki çalışmaları arasında en yaygın biçimde ilgi gören bölümüydü. Giriş, Kepler'in araştırması sırasında attığı dört adımı özetlemektedir.
İlk adım, Güneş'in yakınındaki herhangi bir hayali noktanın (Kopernik sisteminde olduğu gibi) değil, Güneş'in kendisinin, gezegenlerin eksantriklerinin tüm düzlemlerinin kesiştiği nokta veya gezegenlerin yörüngelerinin merkezi olduğu iddiasıdır.
İkinci adım, Kepler'in Güneş'i diğer gezegenlerin merkezi ve hareket ettiricisi olarak yerleştirmesinden oluşur. Bu adım aynı zamanda Kepler'in, kutsal kitaba dayalı itirazlar da dahil olmak üzere, Güneş'i evrenin merkezine yerleştirmeye yönelik itirazlara verdiği yanıtı da içerir. Kutsal yazılara yanıt olarak, bunun fiziksel dogma iddiasında bulunma anlamına gelmediğini ve içeriğin ruhsal olarak alınması gerektiğini savunuyor.
Üçüncü adımda, Brahe'nin kuyruklu yıldızlara dayanan, gezegenlerin küreler üzerinde dönmediğine dair kanıtını kullanarak, Güneş'in tüm gezegenlerin hareketinin kaynağı olduğunu öne sürer.
Dördüncü adım, gezegenlerin yörüngesini bir daire değil, bir oval olarak tanımlar.
Astronomia nova başlarken, Kepler Tychonic, Ptolemaic ve Copernican sistemlerinin sadece gözlemlere dayanarak ayırt edilemez olduğunu gösterir. Üç model, kısa vadede gezegenler için aynı konumları tahmin ediyor, ancak tarihsel gözlemlerden ayrılıyorlar ve gelecekteki gezegen konumlarını küçük, ancak kesinlikle ölçülebilir bir miktarda tahmin etme yolunda başarısız oluyorlar. Kepler burada, eğer Dünya yörüngesinin merkezinde hareketsiz kalıyorsa, Mars'ın Dünya'ya göre hareketinin ünlü diyagramını tanıtıyor. Diyagram, Mars'ın yörüngesinin tamamen kusurlu olacağını ve asla aynı yolu takip etmeyeceğini gösteriyor.
Kepler tüm çalışmalarını kitap boyunca uzun uzadıya anlatır. On altıncı bölümde bu uzunluğa değinir:
Bu meşakkatli hesap yönteminden sıkıldıysanız, çok büyük bir zaman kaybıyla en az yetmiş tekrar yapmak zorunda kalan bana acıyın.
Kepler, çok önemli bir şekilde, gezegenlerin yörüngelerinin merkezi etrafında tek tip bir hızla hareket ettikleri varsayımını da sorguluyor. Güneş'in "ortalama" konumu yerine, Güneş'in gökyüzündeki gerçek konumuna dayalı kritik ölçümler ile hesaplama yapmanın, modellere önemli derecede bir belirsizlik enjekte ettiğini ve daha fazla araştırma yapmaya yol açtığını buldu. Gezegenlerin tek tip bir hızda değil, Güneş'ten uzaklıklarına göre farklı hızlarda hareket ettiği fikri tamamen devrim niteliğindeydi ve onun ikinci yasası olacaktı. Kepler, ikinci yasasın hesaplamalarında, "sanki bir mucize gibi" birbirlerini yok eden birden fazla matematiksel hata yapmıştı.
Bu ikinci yasa göz önüne alındığında, 33. Bölümde Güneş'in gezegenleri hareket ettiren motor olduğunu ileri sürer. Gezegenlerin hareketini tanımlarken, Güneş'in, yaydığı ışığa benzer fiziksel bir güç yayarak gezegenleri ittiğini iddia eder. Ayrıca, her gezegenin kendi içinde, onun uzaya savrulup gitmesini önleyen ve Güneş'e doğru çeken ikinci bir kuvvet olduğunu söyler.
Kepler daha sonra, eliptik olduğunu belirlediği gezegen yörüngelerinin gerçek şeklini bulmaya çalışır. Mars'ın yörüngesini bir daire olarak tanımlamaya yönelik ilk hesaplamaları, sadece sekiz dakikalık bir yay ile sapmıştı ve bu tutarsızlığı çözmek altı yılını almıştı. Veriler, tahmini olarak hesaplanan dairenin içinde simetrik bir yumurta şeklinde kavis oluşturuyor gibiydi. Önce bir yumurta şeklini test etti, ardından çapı sarkaç gibi salınan bir yörünge teorisi geliştirdi. Sonunda, 1605'in başlarında, daha önceki gök bilimcilerin gözden kaçıramayacakları kadar basit bir çözüm olduğunu varsaydığı bir elipsi geometrik olarak test etti. İronik olarak, bu çözümü trigonometrik olarak aylar önce zaten elde ettiğini şöyle aktarır:
[Orijinal denklemi] bir kenara bıraktım ve bunun oldukça farklı bir hipotez olduğuna inanarak elipslere geri döndüm, oysa bir sonraki bölümde kanıtlayacağım gibi ikisi de  [sic] aynıdır.... Ah, ne aptal bir kuşmuşum!