O mapa da Via Láctea, de William Herschel

Conforme a nossa visão do sistema solar se tornava mais clara, a astronomia começou a se voltar em busca do lugar do nosso sistema solar dentro de uma galáxia maior. William Herschel (1738 – 1822) usou seu telescópio para mapear a forma de nossa galáxia, a Via Láctea, e estimar nossa posição dentro da mesma (o sol é o ponto mais escuro dentro daquele aglomerado).
Ao chegar a este ponto, estava estabelecido que a Terra orbitava o sol, e também fora reconhecido que nossa estrela também se movia. Saímos das órbitas circulares perfeitas de Aristóteles e conchas esféricas de estrelas que os astrônomos sustentavam como verdades por centenas de anos.
Na mente humana, o sistema solar finalmente se uniu a um universo muito maior, e diagramas como esse o mostravam como apenas mais um sistema em uma enorme vizinhança galáctica.


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A trajetória de um cometa, de Isaac Newton

Foi Sir Isaac Newton (1642 – 1727) quem acabou removendo qualquer dúvida matemática de que a Terra orbitava o sol, através de suas leis da gravitação universal. No diagrama acima, adaptado de um feito por Newton, publicado em 1687 em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, vemos o efeito da gravitação em um cometa que esteve visível entre 1680 e 1681, e que seguia uma órbita parabólica.
A descrição da gravidade feita por Newton explicava os cálculos de Kepler a respeito das órbitas elípticas, e também as teorias de Kepler sobre as propriedades “atrativas” do sol.



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O Universo Mecânico de René Descartes

Antes de Isaac Newton ter desenvolvido o cálculo e definido suas leis universais da gravidade, o filósofo e matemático René Descartes (1596 – 1650) propôs uma visão mecanicista do universo.
Descartes acreditava que Deus era um relojoeiro e que o universo operava como um relógio perfeito. Ele também acreditava que o universo era pleno e que não havia vácuo no espaço.
Os planetas se moviam em torno do sol, dizia Descartes, porque eram carregados por vórtices de matéria, não porque estivessem orbitando em um vácuo. As crenças de Descartes sobre o universo tiveram importância por algum tempo, até que a física newtoniana se estabelecesse.


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A órbita elíptica de Kepler

Mais tarde, Kepler desenvolveu suas leis do movimento planetário e acabou achando a elipse uma das possíveis formas para as órbitas dos planetas.
Utilizando os dados precisos de observações de Tycho Brahe, ele chegou a calcular 40 vezes (com fórmulas diferentes) a forma da órbita de Marte, antes de considerar a elipse.
Kepler descobriu que os planetas se moviam mais rápidos quando estavam mais próximos do sol, e o diagrama acima mostra seus cálculos e sugestões para as propriedades atrativas do astro-rei.



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O modelo de universo usando sólidos platônicos, de Kepler

Johannes Kepler (1571 – 1630) foi um verdadeiro sucessor de Copérnico, e seu primeiro tratado astronômico, Mysterium Cosmographicum, era uma defesa do sistema copernicano.
Em uma tentativa de entender os movimentos dos planetas, Kepler voltou-se para os sólidos platônicos, criando uma maneira de descrever suas órbitas com poliedros tridimensionais uns dentro dos outros.
Kepler acreditava que, ao examinar estas formas, ele estaria percebendo os planos de Deus para o universo. O tratado chamou a atenção de Brahe, sob o qual Kepler trabalhou e desenvolveu uma de suas mais importantes observações.



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A Tentativa de Tycho Brahe de reconciliar o geocentrismo com o sistema copernicano

Nem todo mundo aceitou prontamente o modelo heliocêntrico de Copérnico, e alguns astrônomos tentaram reconciliar as observações que comprovam o modelo copernicano com o modelo geocêntrico. O mais famoso entre estes astrônomos foi Tycho Brahe (1546 – 1601), que tentou combinar os cálculos geométricos de Copérnico com a filosofia do Universo Ptolemaico.
As teorias de Copérnico não estavam completamente de acordo com os dados disponíveis na época (algo que Kepler e Newton ajudaram a resolver, mais tarde), e Brahe acreditava que a Terra era muito lenta para se mover. No diagrama acima, é possível ver a proposta do sistema Tychoniano, no qual o sol ainda orbita a Terra, mas os outros planetas orbitam o sol.



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Os Movimentos das Luas de Júpiter, de Galileu

Por séculos, o conceito aristotélico de universo, de que os planetas giravam em torno da Terra, dominou, de forma que a observação de Galileu de que haviam corpos celestes orbitando Júpiter causou muita polêmica.
A ideia de que planetoides orbitassem qualquer outro planeta que não a Terra era tão radical que muitos astrônomos e filósofos se recusaram a acreditar que tal coisa fosse possível.
Curiosamente, as observações de Galileu foram confirmadas pelo astrônomo jesuíta Christopher Clavius, que acreditava no modelo geocêntrico. Clavius visitou Galileu, e a partir da conversa que teve com o gênio italiano, aceitou suas descobertas, mas manteve dúvidas sobre as montanhas na lua.



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