varhaiset teoriat

taivaanmekaniikka on saanut alkunsa varhaisesta tähtitieteestä, jossa havainnoitiin ja analysoitiin auringon, kuun ja viiden paljaalla silmällä näkyvän planeetan—Merkuriuksen, Venuksen, Marsin, Jupiterin ja Saturnuksen—liikkeitä. Sana planeetta on johdettu kreikan vaeltajaa tarkoittavasta sanasta, ja oli luonnollista, että jotkin kulttuurit korottivat nämä taivaan kiinteää taustaa vasten liikkuvat kohteet jumalten asemaan; tämä asema säilyy jossain mielessä nykyäänkin astrologiassa, jossa planeettojen ja auringon sijaintien ajatellaan jotenkin vaikuttavan ihmisten elämään maan päällä. Planeettojen jumalallinen asema ja niiden oletettu vaikutus ihmisen toimintaan ovat saattaneet olla ensisijainen vaikutin planeettojen liikkeiden huolellisiin, jatkuviin havainnointiin ja sellaisten yksityiskohtaisten suunnitelmien kehittämiseen, joiden avulla voidaan ennustaa planeettojen asemat tulevaisuudessa.

kreikkalainen tähtitieteilijä Ptolemaios (joka asui Aleksandriassa noin vuonna 140) ehdotti planeettojen liikkeistä muodostuvaa järjestelmää, jossa Maa olisi kiinnitetty keskipisteeseen ja kaikki planeetat, Kuu ja aurinko kiertäisivät sitä. Kuten eräs maan havainnoija näkee, planeetat liikkuvat taivaalla vaihtelevalla nopeudella. Ne jopa kääntävät liikesuuntaansa silloin tällöin, mutta palaavat hallitsevaan liikesuuntaan jonkin ajan kuluttua. Kuvaillakseen tätä muuttuvaa liikettä Ptolemaios oletti planeettojen kiertävän pieniä episykleiksi kutsuttuja ympyröitä yhtenäisellä nopeudella, kun taas episyklisen ympyrän keskipiste kiersi maata suurella ympyrällä, jota kutsuttiin deferentiksi. Muut liikkeen vaihtelut oli selitetty kompensoimalla deferentin keskukset kunkin planeetan osalta maasta lyhyellä etäisyydellä. Valitsemalla nopeuksien ja etäisyyksien yhdistelmän sopivasti Ptolemaios pystyi ennustamaan planeettojen liikkeet huomattavan tarkasti. His scheme was adopted as absolute dogma and survived more than 1,000 years until the time of Copernicus.

Nicolaus Kopernikus oletti, että maa oli vain yksi planeetta, joka kiersi aurinkoa muiden planeettojen ohella. Hän osoitti, että tämä heliocentric (keskitetty aurinko) malli oli yhdenmukainen kaikkien havaintojen ja että se oli paljon yksinkertaisempi kuin Ptolemaios N järjestelmä. Hänen uskonsa, että planeettojen liikkeessä oli oltava yhdistelmä Yhtenäinen Pyöreä päätöslauselmaesitykset pakotti hänet sisällyttää useita epicycles vastaamaan päätöslauselmaesitykset, noncircular kiertoradat. Episyklit olivat kuin termejä Fourier ’ n sarjassa, joita käytetään edustamaan planeettojen liikkeitä Nykyään. (Fourier ’ n sarja on ääretön määrä jaksollisia termejä, jotka värähtelevät positiivisten ja negatiivisten arvojen välillä tasaisella tavalla, jolloin värähtelytaajuus muuttuu termistä termiin. Ne edustavat yhä parempia likiarvoja muihin funktioihin, kun termejä pidetään yhä enemmän.) Kopernikus määritti myös aurinkokeskisen aurinkokuntansa suhteellisen mittakaavan, jonka tulokset ovat huomattavan lähellä nykyaikaista määritystä.

Tyko Brahe (1546-1601), joka syntyi kolme vuotta Kopernikuksen kuoleman jälkeen ja kolme vuotta jälkimmäisen aurinkokeskisen aurinkokunnan mallin julkaisemisen jälkeen, omaksui vielä geosentrisen mallin, mutta hänellä oli vain Maata kiertävä Aurinko ja Kuu sekä kaikki muut aurinkoa kiertävät planeetat. Vaikka tämä malli vastaa matemaattisesti Kopernikuksen heliosentristä mallia, se edustaa tarpeetonta komplikaatiota ja on fyysisesti virheellinen. Tycho suurin panos oli yli 20 vuotta celestial havaintoja hän keräsi; hänen mittauksensa planeettojen ja tähtien asennoista olivat ennennäkemättömän tarkkoja noin 2 kaariminuuttia. (Kaariminuutti on 1/60 astetta.)