El movimiento de los planetas
El pensamiento griego sobre el movimiento de los planetas comenzó hacia el año 400 a.C.. Eudoxo de Cnidus construyó la primera teoría griega del movimiento planetario de la que se conocen detalles. En un libro, Sobre las velocidades (que se ha perdido, pero que fue discutido brevemente por Aristóteles y Simplicio), Eudoxo consideraba que cada cuerpo celeste era transportado en un conjunto de esferas concéntricas, que se anidan unas dentro de otras. Para cada planeta hay que tener en cuenta tres movimientos diferentes, y Eudoxo propuso hacerlo con cuatro esferas. La revolución diaria hacia el oeste se contabiliza en la esfera más externa (1). La siguiente en el interior es la esfera 2, cuyo eje encaja en la esfera 1 con un desfase de unos 24°; la esfera 2 gira hacia el este en el periodo zodiacal del planeta (12 años para Júpiter, 30 años para Saturno). El tercer movimiento es el retrógrado. Para ello, Eudoxus utilizó una combinación de dos esferas (3 y 4). El planeta mismo cabalga sobre el círculo del ecuador de la esfera 4. El eje de la esfera 4 encaja en la esfera 3 con un ligero desplazamiento angular. Las esferas 3 y 4 giran en direcciones opuestas pero a la misma velocidad. El movimiento del planeta resultante de los giros de las esferas 3 y 4 es una figura de ocho, que se encuentra en la superficie esférica. Es probable que Eudoxo comprendiera las características matemáticas de esta curva, ya que le dio el nombre de hipopótamo. El conjunto de las dos esferas 3 y 4 se inserta en la superficie interior de la esfera 2. De este modo, se explican los tres movimientos, al menos cualitativamente: el movimiento diario hacia el oeste por la esfera 1, el movimiento lento hacia el este alrededor del zodiaco por la esfera 2, y el movimiento retrógrado ocasional por el conjunto de dos esferas 3 y 4. La teoría de Eudoxo se denomina a veces teoría de las esferas homocéntricas, ya que todas las esferas tienen el mismo centro, la Tierra.
En esta etapa, los astrónomos griegos estaban más interesados en proporcionar relatos físicos plausibles del universo y en demostrar teoremas geométricos que en proporcionar descripciones numéricamente precisas del movimiento planetario. El sucesor de Eudoxo, Calipo, introdujo algunas mejoras en el modelo. Sin embargo, las esferas homocéntricas fueron criticadas por no tener en cuenta el hecho de que algunos planetas (especialmente Marte y Venus) son mucho más brillantes en algunos momentos de sus ciclos que en otros. El sistema de Eudoxo fue pronto abandonado como teoría del movimiento de los planetas, pero ejerció una profunda influencia en la cosmología, ya que el cosmos siguió considerándose como un conjunto de esferas concéntricas hasta el Renacimiento.
A finales del siglo III a.C., se desarrollaron modelos teóricos alternativos, basados en círculos excéntricos y epiciclos. (Un círculo excéntrico es un círculo que está ligeramente descentrado de la Tierra, y un epiciclo es un círculo que se lleva y cabalga sobre otro círculo). Esta innovación suele atribuirse a Apolonio de Perga (c. 220 a.C.), pero no se sabe de forma concluyente quién fue el primero en proponer estos modelos. Al considerar el movimiento del Sol, la teoría de las esferas homocéntricas de Eudoxo ignoraba el hecho de que el Sol parece acelerarse y ralentizarse en el transcurso del año mientras se mueve alrededor del zodiaco. (Un círculo excéntrico (es decir, descentrado) puede explicar este hecho. Se considera que el Sol sigue viajando a velocidad constante alrededor de un círculo perfecto, pero el centro del círculo está ligeramente desplazado de la Tierra. Cuando el Sol está más cerca de la Tierra, parece viajar un poco más rápido en el zodiaco. Cuando está más lejos, parece viajar un poco más despacio. Por lo que se sabe, Hiparco fue el primero en deducir la cantidad y la dirección del descentramiento, basando sus cálculos en la duración medida de las estaciones. Según Hiparco, el descentramiento del círculo solar es de aproximadamente el 4% de su radio. La teoría del círculo excéntrico era capaz de explicar con excelente precisión el movimiento observado del Sol y siguió siendo estándar hasta el siglo XVII.
La teoría estándar de los planetas implicaba un círculo excéntrico, que llevaba un epiciclo. Imagina que miras el plano del sistema solar desde arriba de su polo norte. El planeta se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj en su epiciclo. Mientras tanto, el centro del epiciclo se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del círculo excéntrico, que está centrado cerca de la Tierra (pero no exactamente en ella). Visto desde la Tierra, el planeta parecerá moverse hacia atrás (es decir, entrar en movimiento retrógrado) cuando se encuentre en la parte interior del epiciclo (más cerca de la Tierra), ya que es entonces cuando el movimiento hacia el oeste del planeta en el epiciclo es más que suficiente para superar el movimiento hacia el este del centro del epiciclo hacia delante alrededor de la excéntrica.
Hiparco desempeñó un papel importante en la introducción de los parámetros numéricos babilónicos en la astronomía griega. De hecho, hacia esta época se produjo un importante cambio en las actitudes griegas hacia la astronomía. El ejemplo babilónico sirvió como una especie de llamada de atención a los griegos. El pensamiento planetario griego anterior había consistido más bien en obtener una visión general correcta, basada en principios filosóficos y modelos geométricos (ya fuera mediante las esferas concéntricas de Eudoxo o los epiciclos y excéntricas de Apolonio). Los babilonios no tenían modelos geométricos, sino que se centraron en la elaboración de teorías aritméticas que tuvieran un verdadero poder de predicción. Hiparco logró teorías geométricas numéricamente exitosas para el Sol y la Luna, pero no tuvo éxito con los planetas. Se contentó con demostrar que las teorías planetarias que entonces circulaban no coincidían con los fenómenos. Sin embargo, la insistencia de Hiparco en que una teoría geométrica, si es verdadera, debe funcionar en detalle, marcó un paso importante en la astronomía griega.
Otra de las contribuciones de Hiparco fue el descubrimiento de la precesión, el lento movimiento hacia el este de las estrellas alrededor del zodiaco causado por el bamboleo, durante un período de 25.772 años, en la orientación del eje de rotación de la Tierra. Los escritos de Hiparco sobre este tema no han sobrevivido, pero sus ideas pueden reconstruirse a partir de los resúmenes de Ptolomeo. Hiparco utilizó observaciones de varias estrellas fijas, tomadas con respecto a la Luna eclipsada, que habían sido realizadas por algunos de sus predecesores. Al compararlas con las observaciones de eclipses que él mismo había realizado, dedujo que las estrellas fijas se mueven hacia el este no menos de 1° en 100 años. Los babilonios, en sus teorías, revisaron la ubicación de los equinoccios y solsticios. Por ejemplo, en una versión de la teoría babilónica, se dice que el equinoccio de primavera ocurre en el 10º grado de Aries; en otra versión, en el 8º grado. Algunos historiadores han sostenido que esto refleja una conciencia babilónica de la precesión, en la que Hiparco podría haberse basado. Otros historiadores han argumentado que la evidencia no es clara y que estas normas diferentes para el equinoccio pueden representar nada más que convenciones alternativas.