korai elméletek

Az égi mechanika a korai csillagászatban kezdődött, ahol a nap, a Hold és a szabad szemmel látható öt bolygó—a Merkúr, a Vénusz, a Mars, a Jupiter és a Szaturnusz—mozgását figyelték meg és elemezték. A bolygó szó a vándor görög szóból származik, természetes volt, hogy egyes kultúrák ezeket az ég rögzített hátterében mozgó tárgyakat istenek státusába emelték; ez az állapot bizonyos értelemben fennmaradt ma az asztrológiában, ahol a bolygók és a Nap helyzete úgy gondolják, hogy valamilyen módon befolyásolja az egyének életét a Földön. A bolygók isteni helyzete és az emberi tevékenységekre gyakorolt feltételezett hatásuk lehetett az elsődleges motiváció a bolygómozgások gondos, folyamatos megfigyelésére és a jövőbeli helyzetük előrejelzésére kidolgozott tervek kidolgozására.

Ptolemaiosz görög csillagász (aki Alexandriában élt 140 körül) egy olyan bolygómozgási rendszert javasolt, amelyben a Föld a középpontban van, és az összes bolygó, a Hold és a Nap kering körülötte. Amint egy földi megfigyelő látta, a bolygók változó sebességgel mozognak az égen. Időnként még a mozgás irányát is megfordítják, de egy idő után folytatják a domináns mozgásirányt. Ennek a változó mozgásnak a leírására Ptolemaiosz feltételezte, hogy a bolygók egyenletes sebességgel forogtak az epiciklusoknak nevezett kis körök körül, míg az epiciklikus kör középpontja a Föld körül keringett egy nagy, A-nak nevezett körön. A mozgás egyéb variációit úgy számolták el, hogy az egyes bolygók deferens központjait rövid távolságra ellensúlyozták a Földtől. A sebességek és a távolságok megfelelő kombinációjának kiválasztásával Ptolemaiosz nagy pontossággal meg tudta jósolni a bolygók mozgását. His scheme was adopted as absolute dogma and survived more than 1,000 years until the time of Copernicus.

Nicolaus Kopernikusz feltételezte, hogy a Föld csak egy másik bolygó, amely a Nap körül kering a többi bolygóval együtt. Megmutatta, hogy ez a heliocentrikus (középpontja a nap) modell összhangban van minden megfigyeléssel, és hogy sokkal egyszerűbb, mint Ptolemaiosz rendszere. Meggyőződése, hogy a bolygómozgásnak egységes körkörös mozgások kombinációjának kell lennie, arra kényszerítette, hogy egy sor epiciklust tartalmazzon, hogy megfeleljen a nem körkörös pályák mozgásának. Az epiciklusok olyanok voltak, mint a Fourier-sorozat kifejezései, amelyeket ma a bolygómozgások ábrázolására használnak. (A Fourier-sorozat olyan periodikus kifejezések végtelen összege, amelyek sima módon oszcillálnak a pozitív és negatív értékek között, ahol az oszcilláció gyakorisága kifejezésről kifejezésre változik. Egyre jobb közelítéseket jelentenek más funkciókhoz, mivel egyre több kifejezést tartanak fenn.) Kopernikusz meghatározta heliocentrikus naprendszerének relatív skáláját is, olyan eredményekkel, amelyek rendkívül közel állnak a modern meghatározáshoz.Tycho Brahe (1546-1601), aki három évvel Kopernikusz halála után és három évvel a naprendszer heliocentrikus modelljének közzététele után született, még mindig geocentrikus modellt alkalmazott, de csak a nap és a Hold kering a Föld körül, és az összes többi bolygó kering a Nap körül. Bár ez a modell matematikailag egyenértékű a Kopernikusz heliocentrikus modelljével, szükségtelen komplikációt jelent, és fizikailag helytelen. Tycho legnagyobb hozzájárulása az összegyűjtött több mint 20 éves égi megfigyelés volt; a bolygók és a csillagok helyzetének mérése példátlan pontosságú volt, körülbelül 2 ívperc. (Az ívperc 1/60 fok.)