ระบบดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง

        ในยุคกรีกโบราณ​ คนส่วนใหญ่เชื่อในระบบโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล (Geocentric) ของอริสโตเติล  อย่างไรก็ตามนักปราชญ์บางคนมีความคิดเห็นตรงกันข้าม อริสตาร์คัส (Aristarchus) นักเรขาคณิตชาวกรีกแห่งเมืองอเล็กซานเดรีย (อยู่ในประเทศอียิปต์ในปัจจุบันได้เสนอแบบจำลองของจักรวาลซึ่งมี “ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง” (Heliocentric) โดยอธิบายว่า โลกหมุนรอบตัวเองวันละ 1 รอบ จากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก ทำให้เรามองเห็นท้องฟ้าเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก ขณะเดียวกันโลกก็โคจรไปรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เรามองเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ผ่านหน้ากลุ่มดาวจักราศีทั้งสิบสอง อริสตาร์คัสคำนวณเปรียบเทียบได้ว่า ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่กว่าโลก โลกอยู่ใกล้ดวงจันทร์แต่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ ถึงกระนั้นก็ตามแนวความคิดนี้ยังไม่เป็นที่ยอมรับของคนในยุคนั้น เพราะเป็นสิ่งที่ขัดแย้งกับการมองเห็น ยากต่อจินตนาการ และยังไม่มีใครพิสูจน์ได้  ประกอบกับโชคไม่ดีที่ห้องสมุดอเล็กซานเดรียถูกไฟใหม้ ตำราที่อริสตาร์คัสเขียนขึ้น ถูกทำลายจนหมดสิ้น มีแต่หลักฐานที่เกี่ยวข้องจากผู้ที่อยู่ร่วมยุคสมัยเท่านั้นที่เหลืออยู่ 


ภาพที่ 1 นิโคลาส โคเปอร์นิคัส

        ปี ค..1514 (พ.ศ.2057) นิโคลาส โคเปอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) บาทหลวงชาวโปแลนด์ เป็นผู้มีประสบการณ์ในการติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์เป็นเวลา 20 ปี มีความคิดขัดแย้งกับระบบโลกเป็นศูนย์กลาง เขาให้ความเห็นว่า การอธิบายการเคลื่อนที่ถอยหลังของดาวเคราะห์ โดยใช้วงกลมเล็กในแบบจำลองของทอเลนั้น เลื่อนลอยไร้เหตุผล เขาได้เขียหนังสือชื่อ De revolutionibus orbium coelestium (ปฏิวัติความเชื่อเรื่องท้องฟ้า) นำเสนอแนวความคิดที่มีระบบดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง (Heliocentric) ดังภาพที่ 2 อธิบายดังนี้ 

I. วงโคจรของดาวฤกษ์  
II. วงโคจรของดาวเสาร์
III. วงโคจรของดาวพฤหัสบดี 
IIII. วงโคจรของดาวอังคาร 
V. วงโคจรของโลกและดวงจันทร์​ 
VI. วงโคจรของดาวศุกร์  
VII. วงโคจรของดาวพุธ 
จุดศูนย์กลางคือดวงอาทิตย์        

ภาพที่ 2 แบบจำลองระบบสุริยะของโคเปอร์นิคัส 
 

      หนังสือเล่มนี้ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของดาราศาสตร์ยุคใหม่ ดังนี้ 

  1. ทรงกลมฟ้า (ซึ่งเป็นที่ตั้งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์) เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่ศูนย์กลางของจักรวาล
  2. ระยะทางจากโลกไปยังทรงกลมฟ้าอยู่ไกลกว่าระยะทางจากโลกไปยังดวงอาทิตย์ 
  3. การเคลื่อนที่ปรากฏของทรงกลมฟ้าสัมพัทธ์กับเส้นขอบฟ้าในแต่ละวัน เป็นผลจากการที่โลกหมุนรอบตัวเอง
  4. การเคลื่อนที่ย้อนกลับของดาวเคราะห์ (Retrograde motion) เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรของโลกสัมพัทธ์กับการเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรของดาวเคราะห์ วงกลมเล็ก (Epicycle) ของทอเลมีมิได้มีอยู่จริง 


ภาพที่ 3 การเคลื่อนที่ย้อนกลับของดาวเคราะห์เป็นเพียงภาพสัมพัทธ์ 

        โคเปอร์นิคัสอธิบายการมองเห็นการเคลื่อนที่ย้อนกลับของดาวอังคารในภาพที่ 3 ว่า วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลกมีขนาดเล็กกว่าวงโคจรของดาวอังคาร ดาวอังคารจึงต้องใช้คาบเวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์นานกว่าโลก  เมื่อโลกเคลื่อนที่แซงดาวอังคาร เราจะมองเห็นดาวอังคารเคลื่อนที่ย้อนกลับ เมื่อเปรียบเทียบกับทิศทางการเคลื่อนที่ของกลุ่มดาวทั้งหลายที่อยู่บนทรงกลมฟ้า