Heliocentrismo copernicano é o modelo astronômico desenvolvido por Nicolau Copérnico e publicado em 1543. Esse modelo colocou o Sol no centro do Universo, imóvel, com a Terra e os demais planetas girando ao seu redor em trajetórias circulares, modificadas por epiciclos e a velocidades uniformes. O modelo copernicano substituiu o modelo geocêntrico de Ptolomeu que prevalecera por séculos, o qual colocava a Terra no centro do Universo.

Embora Copérnico já tivesse compartilhado, por volta de 1514, um esboço de sua teoria heliocêntrica com alguns colegas, ele só decidiu publicá-lo mais tarde, por insistência de seu pupilo Rheticus. Seu desafio foi apresentar uma alternativa prática ao modelo ptolomaico, determinando de modo mais elegante e preciso a duração de um ano solar, ao mesmo tempo que preservava as implicações metafísicas de um cosmos ordenado matematicamente. Assim, seu modelo heliocêntrico manteve vários elementos ptolomaicos, acarretando imprecisões, como as órbitas circulares dos planetas, epiciclos e velocidades uniformes, mas empregou ideias como:

A Terra é um dentre vários planetas que giram ao redor de um Sol estacionário em uma ordem definida. A Terra tem três movimentos: rotação diária, revolução anual e inclinação anual de seu eixo. O movimento retrógrado dos planetas é explicado pelo movimento da Terra. A distância da Terra ao Sol é pequena em comparação à distância do Sol às estrelas.

Contexto

Antiguidade Filolau (século IV a.C.) foi um dos primeiros a propor o movimento da Terra, provavelmente inspirado pelas teorias de Pitágoras sobre um globo esférico e em movimento. No século III a.C., Aristarco de Samos propôs o que se conhece como o primeiro modelo sério de Sistema Solar heliocêntrico, desenvolvendo algumas teorias de Heraclides Pôntico (que falava de uma “rotação da Terra em seu eixo” a cada 24 horas). Embora seu texto original tenha se perdido, uma referência na obra O Contador de Areia (Archimedis Syracusani Arenarius & Dimensio Circuli) de Arquimedes descreve o trabalho em que Aristarco apresentou esse modelo heliocêntrico. Arquimedes escreveu:

É um equívoco comum afirmar que a visão heliocêntrica foi rejeitada pelos contemporâneos de Aristarco. Esse equívoco resulta da tradução feita por Gilles Ménage de um trecho da obra Sobre a Face Visível no Orbe da Lua, de Plutarco. Nele, Plutarco conta que Cleanthes (contemporâneo de Aristarco e chefe dos estoicos), como adorador do Sol e adversário do modelo heliocêntrico, teria brincado dizendo a Aristarco que ele deveria ser acusado de impiedade. Ménage, logo após os julgamentos de Galileu e Giordano Bruno, trocou o acusativo (o objeto do verbo) pelo nominativo (o sujeito da frase), de forma que a acusação de impiedade recaiu sobre quem defendia o heliocentrismo. Assim criou-se o engano de um Aristarco isolado e perseguido, que ainda hoje é reproduzido.Lucio Russo, Silvio M. Medaglia, Sulla presunta accusa di empietà ad Aristarco di Samo, in Quaderni urbinati di cultura classica, n.s. 53 (82) (1996), pp. 113–121Lucio Russo, The forgotten revolution, Springer (2004)

Sistema ptolomaico

thumb|left|Desenho do sistema ptolomaico O modelo astronômico dominante na Europa durante os 1 400 anos anteriores ao século XVI foi o Sistema ptolomaico, modelo geocêntrico elaborado pelo cidadão romano Cláudio Ptolomeu em seu Almagesto, por volta de 150 d.C. Durante toda a Idade Média, ele era citado como o texto de autoridade em astronomia, embora seu autor fosse pouco compreendido e frequentemente confundido com um dos governantes ptolomaicos do Egito.McCluskey (1998), p. 27 O Sistema ptolomaico se baseava em diversas teorias anteriores que mantinham a Terra como centro imóvel do universo. As estrelas estariam fixadas em uma grande esfera externa que girava relativamente depressa, enquanto os planetas habitariam esferas menores entre ela, uma esfera para cada planeta. Para explicar anomalias aparentes nessa visão, como o movimento retrógrado dos planetas, era usado um sistema de deferentes e epiciclos. Dizia-se que o planeta descrevia um pequeno círculo (o epiciclo) em torno de um centro, que por sua vez girava em um círculo maior (o deferente) em torno de um ponto no ou perto do centro terrestre.

Uma teoria complementar à de Ptolomeu empregava esferas homocêntricas: as próprias esferas nas quais os planetas se moviam poderiam girar um pouco. Essa teoria precede Ptolomeu (foi primeiramente elaborada por Eudoxo de Cnido; à época de Copérnico era associada a Averróis). Também eram populares variações como os excêntricos — em que o eixo de rotação estava deslocado e não exatamente no centro. Além disso, postulava-se que os planetas não mantinham um movimento perfeitamente uniforme e circular, exibindo movimentos irregulares que se traduziam em retrogradação ao longo de certos períodos — o que deu origem ao uso de epiciclos para explicar essas trajetórias.

A contribuição singular de Ptolomeu para essa teoria foi o equante — um ponto em torno do qual o centro do epiciclo de um planeta se movia com velocidade angular uniforme, mas esse ponto não coincidia com o centro de seu deferente. Isso violava um dos princípios fundamentais da cosmologia aristotélica — de que os movimentos planetários deveriam ser descritos em termos de movimento circular uniforme — e era considerado um grave defeito por muitos astrônomos medievais.Gingerich (2004), p. 53

Aryabhata No ano 499 d.C., o astrônomo e matemático indiano Aryabhata, influenciado pela astronomia grega, propôs um modelo planetário que incorporava explicitamente a rotação da Terra em seu eixo, explicando esse movimento como a causa do aparente movimento para o oeste das estrelas. Ele também acreditava que as órbitas dos planetas eram elípticas. Os seguidores de Aryabhata foram particularmente numerosos no sul da Índia, onde seus princípios sobre a rotação diurna da Terra, entre outros, foram adotados, dando origem a diversos trabalhos secundários baseados neles.Sarma, K. V. (1997) "Astronomy in India" in Selin, Helaine (editor) Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures, Kluwer Academic Publishers, , p. 116

Idade Média

Astrônomos islâmicos Vários astrônomos islâmicos questionaram a aparente imobilidade e a centralidade da Terra no universo. Alguns aceitavam que a Terra girava em seu próprio eixo, como Al-Sijzi, que inventou um astrolábio baseado na crença, tida por alguns de seus contemporâneos, “de que o movimento que vemos se deve ao movimento da Terra e não ao do céu”. A evidência de que outros, além de Al-Sijzi, sustentavam essa visão é confirmada por uma fonte árabe do século XIII que afirma: “De acordo com os geômetros (muhandisīn), a Terra está em constante movimento circular, e o que nos parece ser o movimento dos céus é na verdade devido ao movimento da Terra, e não das estrelas.”

No século XII, Nur ad-Din al-Bitruji propôs uma alternativa completa ao sistema ptolomaico (ainda que não heliocêntrica). (PDF version) Ele classificava o sistema ptolomaico como um modelo meramente imaginário, capaz de prever posições planetárias mas não real ou físico. O sistema de al-Bitruji se difundiu pela maior parte da Europa ao longo do século XIII. Técnicas matemáticas desenvolvidas nos séculos XIII e XIV pelos astrônomos árabes e persas Muaiadim Alurdi, Naceradim de Tus e Ibne Axatir para modelos geocêntricos de movimentos planetários lembram muito as técnicas usadas depois por Copérnico em seus modelos heliocêntricos.

Astrônomos europeus após Ptolomeu Marciano Capela (século V d.C.) opinava que os planetas Vênus e Mercúrio não orbitavam a Terra, mas sim o Sol.William Stahl, trans., Martianus Capella and the Seven Liberal Arts, vol. 2, The Marriage of Philology and Mercury, 854, 857, New York: Columbia Univ. Pr, 1977, pp. 332–333 Esse modelo foi discutido em comentários anônimos do século IX e é citado por Copérnico como influência sobre seu trabalho. Macróbio (420 d.C.) descreveu um modelo heliocêntrico. João Escoto Erígena (815–877 d.C.) propôs um modelo que se assemelhava ao de Tycho Brahe.

A partir do século XIII, estudiosos europeus estavam cientes de problemas no modelo ptolomaico. O debate surgiu com a recepção das críticas de Averróis a Ptolomeu, reacendendo-se quando o texto de Ptolomeu foi recuperado e traduzido para o latim em meados do século XV."Averroes' criticism of Ptolemaic astronomy precipitated this debate in Europe. [...] The recovery of Ptolemy's texts and their translation from Greek into Latin in the middle of the fifteenth century stimulated further consideration of these issues." Osler (2010), p. 42 Otto E. Neugebauer, em 1957, argumentou que o debate latino do século XV foi influenciado também pela crítica a Ptolomeu produzida após Averróis, feita pela escola persa de astronomia do período Ilkhanida (séculos XIII e XIV), ligada ao observatório de Maragha (especialmente as obras de al-Urdi, al-Tusi e al-Shatir). Há quem defenda que Copérnico pode ter descoberto independentemente o par de Tusi ou que retirou a ideia do Comentário sobre o Primeiro Livro de Euclides, de Proclo, que Copérnico cita. Outra possibilidade é que Copérnico tenha conhecido esse dispositivo matemático através do Questiones de Spera de Nicole Oresme, que descreve como poderia haver um movimento linear de vai e vem de um corpo celeste por meio da combinação de movimentos circulares semelhantes aos propostos por al-Tusi.

Na época de Copérnico, a versão mais atualizada do sistema ptolomaico era a de Georg von Peuerbach (1423–1461) e seu discípulo Regiomontanus (1436–1476). A visão recebida por Copérnico é resumida nas Theoricae novae planetarum, de Peuerbach, compiladas das anotações de aula por Regiomontanus em 1454, mas publicadas apenas em 1472. Peuerbach buscava dar uma apresentação matematicamente mais elegante do sistema ptolomaico, sem no entanto alcançar o heliocentrismo. Regiomontanus foi professor de Domenico Maria Novara da Ferrara, que por sua vez ensinou Copérnico. Existe a possibilidade de Regiomontanus ter chegado ao heliocentrismo antes de morrer em 1476, pois ele deu especial atenção à teoria heliocêntrica de Aristarco em um trabalho tardio, mencionando “o movimento da Terra” em uma carta.

O estado do conhecimento sobre a teoria planetária recebido por Copérnico se encontra resumido em Theoricae Novae Planetarum, de Peuerbach (impressa em 1472 por Regiomontanus). Por volta de 1470, a precisão das observações feitas pela escola de astronomia de Viena, da qual faziam parte Peuerbach e Regiomontanus, era alta o suficiente para tornar inevitável o surgimento do heliocentrismo; de fato, é possível que Regiomontanus já tivesse desenvolvido uma teoria heliocêntrica explícita antes de 1476, cerca de 30 anos antes de Copérnico.

Teoria copernicana A principal obra de Copérnico, De revolutionibus orbium coelestium (Sobre as Revoluções das Esferas Celestes; primeira edição em 1543, em Nuremberg, segunda edição em 1566, em Basileia), foi um compêndio de seis livros publicados no ano de sua morte, embora o autor já tivesse chegado à sua teoria várias décadas antes. Esse trabalho marca o começo do afastamento do universo (geo e antropocêntrico) com a Terra no centro, para uma visão em que a Terra seria apenas outro planeta, movendo-se em torno do Sol fixo uma vez por ano e girando em seu eixo uma vez por dia. Todavia, Copérnico não colocou o Sol exatamente no centro do universo, mas próximo dele. O sistema de Copérnico usou apenas movimentos circulares uniformes, corrigindo o que muitos consideravam a principal deselegância do sistema ptolomaico.