ニュートンは師匠のティコ・ブラーエが３０年以上に渡り行った天体観測のデータを用い、３つの法則を編み出した。

• 第一法則･･･惑星は太陽を焦点とするだ円運動をする。
• 第二法則･･･面積速度は一定
• 第三法則･･･公転周期（Ｔ）の２乗は半長軸ａの３乗に比例する。

第三法則より、T²=ka³　（５）

面積速度が一定というのは、惑星と太陽が結ぶ線分（円ならば半径のこと）が一定時間に描く面積が一定であることを指す。
また、半長軸とは、だ円の半径の長い方の線分のこと。短い方は、半短軸という。

この発見がされるまで、当時の人々は地球は円運動をしていると考えていた（今でもそう考えている奴はいる）。また、コペルニクスらが地動説を唱えるまで、古代の人々は太陽を含む他の惑星およびすべての星は、地球の回りを公転していると考えていた（今でもそう考えている奴はいる。何も考えてない奴もいる）。
もっとも、空を見ていた人々は、惑星が、天動説では説明のつかない不思議な運動をしていることに気付いていただろうが。