冥王星被“开除”行星籍其实是一种必然，我们不妨从开普勒行星运动定律开始讲，科学家利用开普勒行星运动定律发现了海王星外天体，一发不可收拾，本以为这是一颗海王星大小的行星，却被事实击败。人类真正理解行星主要取决于两个重要因素，第一个是1609年约翰内斯-开普勒认识到包括地球在内的行星绕太阳运行的轨道不是完美的圆，而是椭圆形的；第二个是1687年艾萨克-牛顿的引力理论解释了这种天体运动。依据这两点，人们才能推断出行星相对于地球的距离和大小。
图注：开普勒第二定律说明了行星在轨道上移动的时间是相同的
图注：椭圆的两个焦点相距越远，椭圆就越长，也就是“偏心率”越大
这里的椭圆指的是通常意义上的卵形椭圆。它的数学含义是一条围绕两点（椭圆的焦点）绘制的闭合曲线，使得从每个焦点到曲线上任意一点的距离之和相同。圆是一种特殊的椭圆，两个焦点在圆的中心重合。椭圆的两个焦点相距越远，椭圆就越长，也就是“偏心率”越大。开普勒研究后发现，行星沿着椭圆形轨道绕太阳运行，太阳位于每个行星椭圆轨道的一个焦点上（另一个焦点上没有东西）。轨道上离太阳最近的点称为近日点，离太阳最远的点称为远日点。行星轨道的偏心率并不大，如果从平面上看，它们更像是圆形。例如，火星的远日点距太阳只比近日点远了不到21%，而地球的这一数据只有4%。
开普勒最出名的是他的行星运动三定律。第一定律简单地说就是每颗行星都在一个椭圆轨道上运行，而太阳处在其中一个焦点上。第二定律描述的是轨道上行星速度的变化：一颗行星越是接近太阳，它运行的速度便越快（牛顿的引力理论后来解释了这一现象），这样连接行星与太阳的线在相同的时间内扫过的面积才会相等。第三定律将行星的轨道周期（绕太阳运行一周所需的时间）和行星与太阳的平均距离联系起来：轨道周期的立方与平均距离的平方成正比。行星到太阳的平均距离与椭圆形轨道长轴的一半（半长轴）相等，也就是近日点和远日点之间距离的一半。
有了开普勒行星运动定律的帮助，我们便能精确计算其他行星的轨道大小，而地球轨道大小测量的不确定性几乎完全影响计算的精确程度。早在1672年，世界各地的人们就通过同时对火星进行观测，计算出地球与太阳之间的距离大约为1.4亿千米，这一结果与149597871千米的正确值非常接近。
图注：关于行星运动的几个基本参数和解释
1761年和1769年（库克船长亲自在塔希提岛站定），通过对金星穿越太阳圆盘观测得出的该数据的修正值在1.53±0.01亿千米之间。尽管科学上取得了巨大进步，不断深化形成太阳系规模和性质的模型，但是在1822年以前，罗马教廷一直禁止印刷宣传“日心说”的书籍。
你也许会认为，一旦确定了一颗行星与地球的距离，就能轻易计算出它的大小，但事实并非如此。即使通过大型望远镜观测，行星盘的体积也很小，再加上地球大气层发出的微光影响，这些因素导致所测得的行星角直径（行星看起来有多大）存在很大的不确定性。
图注：1781年威廉-赫歇尔发现了天王星
例如，1781年威廉-赫歇尔发现了天王星，他测量到的天王星盘就比实际要大上8%。与直接测量行星的大小相比，另一种更精确的方法是计算它从恒星面前经过的时间，天文学上称之为“掩星”。掩星是一种很罕见的事件，但到19世纪末期，天文学家们已经通过掩星法计算出大部分行星大小的精确数值（见表1）。
天王星是赫歇尔偶然间发现的，而海王星却是人们在1846年经过仔细搜寻后才找到的。当时的天文学家发现有种引力干扰了天王星的轨道（使其无法形成完美的椭圆），他们推测这种引力很可能来自一颗看不见的外行星海王星。当这颗看不见的海王星被记录的时间足够长之后，人们又发现似乎还有另一颗未被发现的行星干扰着海王星的轨道。接下来就是1930年发现了冥王星，此时已经埋下失望的种子。起初，天文学家们认为这颗新发现的第九大行星的大小和质量一定与天王星和海王星差不多。
图注：这是冥王星的真实模样
但是1955年的研究表明冥王星比地球还小；而到了1971年，冥王星大小的估值再次下降至火星的水平；1978年，天文学家发现冥王星表面的主要成分为高度反光的冰冻甲烷，这就意味着，为了与亮度保持一致，它的实际尺寸应该会更小。现在我们知道冥王星的直径只有2390公里，甚至比水星还要小（而且质量也小得多）。而且，当时激发人们搜寻冥王星的起因——对海王星的干扰，也只是观测上的不准确，这还真是幸运的失误。最终，冥王星在2006年从行星中被除名。
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