tidlige teorier

Celestial mechanics har sin begyndelse i tidlig astronomi, hvor bevægelserne fra Solen, Månen og de fem planeter, der er synlige for det blotte øje—Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn—blev observeret og analyseret. Ordet planet er afledt af det græske ord for vandrer, og det var naturligt for nogle kulturer at hæve disse objekter, der bevæger sig mod Himmelens faste baggrund til status som guder; denne status overlever på en eller anden måde i dag i astrologi, hvor planeternes og solens positioner menes på en eller anden måde at påvirke individers liv på jorden. Planeternes guddommelige status og deres formodede indflydelse på menneskelige aktiviteter kan have været den primære motivation for omhyggelige, fortsatte observationer af planetariske bevægelser og for udviklingen af detaljerede ordninger til forudsigelse af deres positioner i fremtiden.den græske astronom Ptolemæus (som boede i Aleksandria omkring 140 e. kr.) foreslog et system af planetarisk bevægelse, hvor Jorden blev fastgjort i midten og alle planeterne, Månen og solen kredsede omkring den. Som det ses af en observatør på Jorden, bevæger planeterne sig over himlen med en variabel hastighed. De vender endda deres bevægelsesretning lejlighedsvis, men genoptager den dominerende bevægelsesretning efter et stykke tid. For at beskrive denne variable bevægelse antog Ptolemæus, at planeterne drejede sig om små cirkler kaldet epicykler med en ensartet hastighed, mens midten af den epicykliske cirkel kredsede om Jorden på en stor cirkel kaldet en udsættende. Andre variationer i bevægelsen blev redegjort for ved at modregne centrene for de udsættende for hver planet fra jorden med en kort afstand. Ved at vælge kombinationen af hastigheder og afstande korrekt var Ptolemæus i stand til at forudsige planeternes bevægelser med betydelig nøjagtighed. His scheme was adopted as absolute dogma and survived more than 1,000 years until the time of Copernicus.

Nicolaus Copernicus antog, at jorden bare var en anden planet, der kredsede om Solen sammen med de andre planeter. Han viste, at denne heliocentriske (centreret om Solen) model var i overensstemmelse med alle observationer, og at den var langt enklere end Ptolemaios ‘ plan. Hans tro på, at planetarisk bevægelse skulle være en kombination af ensartede cirkulære bevægelser, tvang ham til at inkludere en række epicykler for at matche bevægelserne i de ikke-cirkulære baner. Epicyklerne var som udtryk i Fourier-serien, der bruges til at repræsentere planetariske bevægelser i dag. (En Fourier-serie er en uendelig sum af periodiske udtryk, der svinger mellem positive og negative værdier på en jævn måde, hvor oscillationsfrekvensen ændres fra udtryk til udtryk. De repræsenterer bedre og bedre tilnærmelser til andre funktioner, efterhånden som flere og flere vilkår holdes.) Copernicus bestemte også den relative skala af hans heliocentriske solsystem med resultater, der er bemærkelsesværdigt tæt på den moderne beslutsomhed.

Tycho Brahe (1546-1601), der blev født tre år efter Copernicus’ død og tre år efter offentliggørelsen af sidstnævntes heliocentriske model af solsystemet, omfavnede stadig en geocentrisk model, men han havde kun solen og månen, der kredsede om Jorden og alle de andre planeter, der kredsede om Solen. Selvom denne model matematisk svarer til den heliocentriske model af Copernicus, repræsenterer den en unødvendig komplikation og er fysisk forkert. Tychos største bidrag var de mere end 20 års himmelske observationer, han indsamlede; hans målinger af planeternes og stjernernes positioner havde en hidtil uset nøjagtighed på cirka 2 bue minutter. (En bue minut er 1/60 af en grad.)