vroege theorieën

De Celestial mechanics heeft zijn oorsprong in de vroege astronomie waarin de bewegingen van de zon, De Maan en de vijf planeten die zichtbaar zijn voor het blote oog—Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus—werden waargenomen en geanalyseerd. Het woord planeet is afgeleid van het Griekse woord voor zwerver, en het was natuurlijk voor sommige culturen om deze objecten te verheffen tegen de vaste achtergrond van de hemel tot de status van goden; deze status overleeft in zekere zin vandaag in de astrologie, waar de posities van de planeten en de zon worden verondersteld om een of andere manier van invloed op de levens van individuen op aarde. De goddelijke status van de planeten en hun veronderstelde invloed op menselijke activiteiten kan de voornaamste motivatie geweest zijn voor zorgvuldige, voortdurende waarnemingen van planetaire bewegingen en voor de ontwikkeling van uitgebreide schema ‘ s voor het voorspellen van hun posities in de toekomst.de Griekse astronoom Ptolemaeus (die ongeveer 140 jaar na Christus in Alexandrië woonde) stelde een planeetsysteem voor waarin de aarde in het centrum was gefixeerd en alle planeten, de Maan en de zon eromheen cirkelden. Zoals Gezien door een waarnemer op aarde, bewegen de planeten door de hemel met een variabele snelheid. Ze keren zelfs af en toe hun bewegingsrichting om, maar hervatten na een tijdje de dominante bewegingsrichting. Om deze variabele beweging te beschrijven, ging Ptolemaeus ervan uit dat de planeten rond kleine cirkels draaiden die epicycles worden genoemd, terwijl het centrum van de epicyclische cirkel rond de aarde draait op een grote cirkel die een deferent wordt genoemd. Andere variaties in de beweging werden verklaard door het compenseren van de centra van de deferent voor elke planeet van de aarde met een korte afstand. Door de juiste combinatie van snelheden en afstanden te kiezen, kon Ptolemaeus de bewegingen van de planeten met aanzienlijke nauwkeurigheid voorspellen. His scheme was adopted as absolute dogma and survived more than 1,000 years until the time of Copernicus.

Nicolaus Copernicus nam aan dat de aarde gewoon een andere planeet was die samen met de andere planeten om de zon cirkelde. Hij toonde aan dat dit heliocentrisch (gecentreerd op de zon) model consistent was met alle observaties en dat het veel eenvoudiger was dan Ptolemaeus ‘ schema. Zijn overtuiging dat planetaire beweging een combinatie van uniforme cirkelvormige bewegingen moest zijn dwong hem om een reeks epicycles op te nemen om de bewegingen in de niet-circulaire banen te matchen. De epicycles waren als termen in de Fourier-serie die vandaag de dag worden gebruikt om planetaire bewegingen weer te geven. (Een Fourierreeks is een oneindige som van periodieke termen die op een soepele manier tussen positieve en negatieve waarden oscilleren, waarbij de frequentie van oscillatie van term tot term verandert. Ze vertegenwoordigen steeds betere benaderingen van andere functies naarmate meer en meer termen worden behouden. Copernicus bepaalde ook de relatieve schaal van zijn heliocentrisch zonnestelsel, met resultaten die opmerkelijk dicht bij de moderne determinatie liggen.

Tycho Brahe (1546-1601), die drie jaar na de dood van Copernicus en drie jaar na de publicatie van diens heliocentrisch model van het zonnestelsel werd geboren, omarmde nog steeds een geocentrisch model, maar hij had alleen de zon en de maan rond de aarde en alle andere planeten rond de zon. Hoewel dit model wiskundig gelijkwaardig is aan het heliocentrische model van Copernicus, is het een onnodige complicatie en is het fysiek onjuist. Tycho ‘ s grootste bijdrage was de meer dan 20 jaar hemelse waarnemingen die hij verzamelde.; zijn metingen van de posities van de planeten en sterren hadden een ongekende nauwkeurigheid van ongeveer 2 boogminuten. (Een boogminuut is 1/60 van een graad.)