Com Copérmico (1473-1543) abrem-se os tempos modernos da astronomia. Sua obra, Das revoluções dos corpos celestes, resultando de um trabalho essecialmente intelectual, publicada em Nuremberg no ano de sua morte, caracteriza um dos pontos culminates da história do pensamento. É no capítulo X que ele põe o sistema heliocêntrico, conciênte do trabalho dos predecessores na Antiguidade. As razões que levaram a essa concepção parecem Ter sido análogas ás que conduziram Aristarco de Samos à mesma idéia.
No sistema de Ptolomeu: (a) os epiciclos dos planetas inferiores (Mercúrio, Vênus) têm seus centros sobre a reta que liga a Terra ao Sol (para explicar o fato de que as posições desses planetas oscilam em torno do Sol); (b) o raio do epiciclo de um planeta superior (Marte, Júpiter, Saturno) é sempre paralelo á linha que liga a Terra ao Sol (para explicar o fato de que o brilho é máximo na oposição e mínimo na conjunção); (c) os raios dos epiciclos dos planetas mais próximos são maiores que os dos mais afastados (para explicar o fato de que as retrogradações de Marte são maiores que as de Júpiter e as de Júpiter maiores que as de Saturno). Não se vê no Almagesto nenhuma razão física para esses fenômenos. No caso de Marte a situação é mais séria. Com o raio que é necessário atribuir o epiciclo para explicar a variação de brilho do planeta, os arcor de retrogradaçãoseriam maiores que os acusados pela observação.
No sistema helioc6entrico, os fen6omenos acima mencionados recebem uma interpretação natural. Os epiciclos são apenas o resultado do movimento da Terra. Pode-se demonstrar que as aparências no sistema dos epiciclos serão as mesmas que a do sistema heliocêntrico, se se atribuir a todos os planetas epiciclos iguais à órbnitra da Terra, todos percorridos num ano. Os epiciclos dos planetas mais afastados serào vistos da Terra de um ângulo gulo menor, permitindo esses ângulos adeterminação das razões das distâncias interplanetárias. Nenhhem dos astrônomos da Antiguidade percebeu essa identidade essencial.
O valor da obra de Copérnico está na apresentação de um esquema simples que exprime o plano geral do sistema solar, e que ao mesmo tempo permitiu, pela primeira vez, calcular as relações entre as distâncias dos planetas e da Terra ao Sol. Mas Copérnico aceitou muitos dos preconceitos da antigüidade, entre os quais o dos movimentos circulares e uniformes, e assim, para explicar as desigualdades menores, recorreu aos excêntricos, colocando no centro do sistema não o Sol, mas o centro da órbita da Terra. Para ele o universo é ainda limitado pela esfera das estrelas fixas e os planetas são arrastados por orbes sólidos.
A repercussão imediata dos trabalhos de Copérnico não foi grande. Poucos como Georg Rheticus (1514-1576), Michael Maestlin (1550-1631) e Erásmus Renhold (1511- 1553) acreditaram em sua veracidade. O último é o autor das famosas Tábuas prutênicas (1551), inteiramente baseadas em sistema de Copérnico. Aos poucos foi se tornado claro que o estabelecimento de uma teoria planetária nas linhas do sistema de Copérnico dependia de uma base empírica mais sólida. Tycho Brahe (1546-1601) realizou essa tarefa. Dispondo de instrumentos superiores, levou a arte de observar na astronomia pré-telescópica a uma perfeição não conhecida antes e seus resultados são de maior precisão que o de seus predecessores . contudo, em face com as dificuldades encontradas pelo sistema de Copérnico, sugeriu (1588) um esquema de compromisso, o sistema egípcio (Lua, Sol e céu estrelado girando em volta da Terra, e demais planetas ao redor do sol).
Contribuições Fundamentais para a Astronomia: Johannes Kleper (1571-1630) foi herdeiro das observações de Tycho Brahe. Em sua primeira obra, Mysterium cosmographicum (1596), mostrou-se adepto ao sistema de Copérnico, mas descobre que as órbitas dos planetas estão situadas em planos vizinhos, Que passam pelo Sol, e não pelo centro da órbita da Terra, como supunha Copérnico. Depois procurando conhecer melhor as órbitas planetárias, ao cabo de anos de cálculo laborioso, nas quais trabalhou as mais diversas hipóteses, Kepler conseguiu mostrar, com base nas observações de Tycho Brahe, que a órbita de marte devia ser um elipse, com um dos focos no Sol. Mostrou também que a rotação não era uniforme ao redor de nenhum ponto no interior da órbita, mas que áreas varridas em tempos iguais pelo raio que liga o planeta ao Sol são iguais. Esses princípios estendido aos demais planetas constituem as duas primeiras leis de Kepler. Kepler estava convencido de que devia haver algum elo entre os movimentos dos vários planetas. Após numerosas tentativas, chegou à nova lei harmônica, segundo a qual o quadrados dos períodos das revoluções planetárias são proporcionais aos cubos dos eixos máximos das órbitas. As tábuas que construiu baseadas nestas leis, Tábuas rudolfinas (1627), marcaram um progresso considerável sobre tudo o que de semelhante se fizera antes.
Com Kepler caem todos os excêntricos epiciclos. O sistema heliocêntrico revela sua máxima simplicidade. As leis de Kepler formam as bases da astronomia moderna. Ao descobri-las, auxiliou-o a sorte, pois elas derivaram uma compensação de erros em seus raciocínios. Além disso as observações angulares de Tycho Brahe não continham erros superiores a 8min, o que permitiu pôr em evidência a excentricidade da órbita de Marte. Se as observações de Tycho Brahe tivessem uma precisão de 8Seg a elipse não podia mais ser tomada como órbita do planeta, e a busca da órbita do planeta, e a busca da órbita correta teria desesperado o próprio Kepler.
A obra de Galileu Galilei (1564-1642) é de primeira importância sobre múltiplos aspectos. Em primeiro lugar mais que qualquer outro, Galileu contribuiu para criação de nova mentalidade científica, baseada no método experimental, através de polemicas violentas que lhe trouxeram muitos dissabores. Depois, estabelecendo de modo definitivo alguns dos princípios fundamentais da dinâmica preparou a síntese newtoniana, que constitui a base de toda astronomia teórica. Finalmente, apontando para o céu, pela primeira vez, uma luneta que ele mesmo construiu, em 1609, p6ode revelar ao mundo, uma multidão de fatos, pelas quais a astronomia entrou para a fase telescópica. A lua se apresentou como um astro montanhoso. Confirmou-se a suspeita de Demócrito, segundo a qual a via-láctea era um amontoado de estrelas. Como Copérnico previra Vênus apresentava fases semelhantes às da Lua; o Sol deixou de ser um corpo incorruptível (Aristóteles) pois apresentava manchas, cujo movimento deu indicações sobre a rotação do globo solar. Júpiter era um centro de movimento, pois tinha quatro satélites, evidenciando inequivocamente e existência de centros de rotações não coincidentes com a Terra. Galileu apesar de perseguido pela Inquisição, escreveu o famoso Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (1632), onde resume sua filosofia em oposição à de Aristóteles.
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