Ο πρώτος από τους φημισμένους αστρονόμους της Αναγέννησης ήταν ο Πολωνός Νικόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), κληρικός και αστρονόμος. Ο Κοπέρνικος θεωρούσε το γεωκεντρικό σύστημα υπερβολικά πολύπλοκο, γι’ αυτό και υποστήριζε το πιο απλό ηλιοκεντρικό σύστημα, με τη Γη να περιστρέφεται γύρω από τον άξονα της μία φορά την ημέρα και να περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο μία φορά το χρόνο.
Ο Κοπέρνικος παρατηρεί τον Ουρανό
Το 1496 πήγε στην Ιταλία για να σπουδάσει νομικά και ιατρική. Η γεωκεντρική αστρονομία περί τα τέλη του 15ου αιώνα αντιμετώπιζε αρκετές δυσκολίες. Κατ’ αρχάς το ημερολόγιο είχε απορυθμιστεί. Επιπλέον ο «εξισωτής» του Πτολεμαίου θεωρήθηκε ως μια «αφύσικη» περιπλοκή. Η τροχιά που υπολόγιζε για τη Σελήνη προϋπέθετε σημαντική αλλαγή στο φαινόμενο μέγεθος της κατά τη διάρκεια του μήνα, κάτι που φανερά δεν συνέβαινε. Γενικότερα το όλο περίπλοκο σύστημα του ως προς την τροχιά των πλανητών παρουσία αντιφάσεις. Ακόμα, το γεγονός πως η περίοδος περιφοράς του κάθε πλανήτη γύρω από Γη ήταν συνδεδεμένη με το ηλιακό έτος επίσης δημιουργούσε πρόβλημα.
Το 1503 ο Κοπέρνικος επέστρεψε στην Πολωνία για να υπηρετήσει ως κληρικός. Τα χαλαρά εκκλησιαστικά του καθήκοντα του επέτρεπαν να επικεντρώνει τη δραστηριότητα του στην αστρονομία. Έτσι αναμόρφωσε αποφασιστικά το σύστημα του Πτολεμαίου, καταργώντας τον ενοχλητικό εξισωτή του.
Ο Κοπέρνικος έκανε ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός αναγνωρίζοντας ότι οι κινήσεις των πλανητών θα μπορούσαν να εξηγηθούν με την τοποθέτηση του Ήλιου στο κέντρο του Κόσμου αντί της Γης. Κατά την άποψη του, η Γη ήταν απλά ένας από πολλούς πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο, και η καθημερινή κίνηση των αστεριών και των πλανητών ήταν ακριβώς μια αντανάκλαση της περιστροφής της Γης στον άξονα της. Αν και ο Έλληνας αστρονόμος Αρίσταρχος ανέπτυξε την ίδια υπόθεση 1500 χρόνια νωρίτερα, ο Κοπέρνικος ήταν το πρώτο πρόσωπο που υποστήριξε τις ιδέες του στην σύγχρονη εποχή.
Στο ηλιοκεντρικό σύστημα του Κοπέρνικου όταν παρατηρούμε τους εξωτερικούς πλανήτες φαίνονται μερικές φορές να ‘γυρίζουν’ προσωρινά πίσω και μετά να κινούνται κανονικά. Έτσι εξηγήθηκε η ανάδρομος κίνηση χωρίς την ανάγκη επικύκλων όπως στο σύστημα του Πτολεμαίου.
Αντί λοιπόν ο Ήλιος να είναι ένας από τους επτά κινούμενους πλανήτες, τοποθετήθηκε στο κέντρο του πλανητικού συστήματος ενώ η Γη μετακινήθηκε και έγινε ο τρίτος πλανήτης του ηλιακού πια συστήματος. Τέλος η Σελήνη ανεξαρτητοποιήθηκε από τον Ήλιο και παρέμεινε σε τροχιά γύρω από τη Γη.
Ο Κοπέρνικος χώρισε τους πλανήτες σε δυο ομάδες: αυτούς που βρίσκονται στο εσωτερικό της γήινης τροχιάς και αυτούς που βρίσκονται στο εξωτερικό της. Καθόρισε την διάταξη των πλανητών η οποία στο πτολεμαϊκό σύστημα έμοιαζε αυθαίρετη. Οι αποστάσεις των πλανητών από τον Ήλιο καθώς και οι τροχιακές περίοδοι τους υπολογίστηκαν και αποδείχτηκε ότι συνδέονται αρμονικά. Η κίνηση της Γης έδωσε μια εύκολη ερμηνεία της ανάδρομης κίνησης του Άρη, του Δία και του Κρόνου.
Το 1543 – χρονολογία του θανάτου του Κοπέρνικου – εκδόθηκε το επαναστατικό του έργο De Revolutionibus, το οποίο υιοθετήθηκε άμεσα από όσους ενδιαφέρονταν να μελετήσουν τις θέσεις των πλανητών.
Κατά την ηλιοκεντρική άποψη του Κοπέρνικου για τον Κόσμο, η περιστασιακή ανάδρομη κίνηση των πλανητών, οφείλεται στις συνδυασμένες κινήσεις της Γης και των πλανητών. Καθώς οι ταχύτητες της Γης γύρω από τον ήλιο είναι μεγαλύτερες, προσπερνά περιοδικά τους εξωτερικούς πλανήτες. Όπως ένας πιο αργός δρομέας σε έναν εξωτερικό διάδρομο στο στάδιο των αγώνων, έτσι και ο πιο μακρινός πλανήτης εμφανίζεται να κινείται προς τα πίσω σχετικά με τη Γη.
Το μοντέλο του Κοπέρνικου εξηγεί επίσης γιατί οι δύο πλανήτες που είναι πιο κοντά στον ήλιο, ο Ερμής και η Αφροδίτη, δεν απομακρύνονται ποτέ μακριά από τον ήλιο πάνω στον ουρανό και επέτρεψε έτσι στον Κοπέρνικο να υπολογίσει σε κατά προσέγγιση, την κλίμακα του ηλιακού μας συστήματος για πρώτη φορά. Βέβαια το μοντέλο του Κοπέρνικου είχε προβλήματα. Ήταν προσκολλημένος ακόμα στην κλασσική ιδέα ότι οι πλανήτες πρέπει να κινούνται σε κυκλικές τροχιές με σταθερές ταχύτητες, όπως έλεγε και ο Πτολεμαίος, και στο μοντέλο του οι τροχιές ήταν κυκλικές μέσα σε άλλους κύκλους για να μπορέσει να προβλέψει τις θέσεις των πλανητών με λογική ακρίβεια.
Παρά τη βασική αλήθεια του μοντέλου του, ο Κοπέρνικος δεν απέδειξε ότι η Γη κινείται γύρω από τον ήλιο. Αυτή η άποψη αφέθηκε για τους επόμενους αστρονόμους.
