2.3 pav. Koperniko heliocentrinė pasaulio sistema

Nauja era astronomijoje prasidėjo, kai 1543 m. buvo išleistas įžymiojo lenkų mokslininko Mikalojaus Koperniko (M. Kopernik) darbas "Apie dangaus sferų sukimąsi". Šiame darbe Kopernikas pagrindė heliocentrinę (gr. helios - saulė) pasaulio sistemą ir daug paprasčiau bei natūraliau negu Ptolemėjas paaiškino dangaus šviesulių regimąjį judėjimą (2.3 pav.).

Pagal Koperniką pasaulio centre yra Saulė. Apie Žemę skrieja vienintelis kūnas - jos palydovas Mėnulis. Žemė yra eilinė planeta. Visos planetos skrieja viena kryptimi ir pastoviu greičiu apskritimais. Planetų orbitų plokštumos artimos viena kitai (visada planetos stebimos netoli ekliptikos). Merkurijus ir Venera matomi arti Saulės, nes jų orbitos yra Žemės orbitos viduje. Už Žemės orbitos skrieja Marsas, toliau - Jupiteris ir dar toliau - Saturnas. Nejudamų žvaigždžių sfera yra nepalyginti didesnė už Žemės orbitą, nes, Žemei skriejant aplink Saulę, nematyti žvaigždžių paralaksinio poslinkio. Žemė sukasi apie vieną iš savo skersmenų, ir tai sukelia parinio dangaus sferos sukimosi įspūdį.

2.4 pav. Išorinės planetos tiesioginis ir atgalinis
judėjimas

Žemė skrieja aplink Saulę, o atrodo, jog pati Saulė brėžia žvaigždynų fone savo lygų kelią - ekliptiką. Daug sudėtingesnis brėžinys matyti, kai iš judančios Žemės stebimos kitos taip pat judančios planetos. Tiesioginis ir atgalinis išorinės planetos judėjimas paaiškinamas 2.4 pav., kuriame parodytos Žemės (T), išorinės planetos (P) padėtys orbitose (S - Saulė), taip pat šios planetos regimosios vietos danguje (P') tam tikrais laiko momentais. Išorinės planetos orbitinis linijinis greitis yra mažesnis už Žemės orbitinį greitį. Matyti, kai planeta yra arti jungties (P₁ - P₃), ji slenka dangumi iš dešinės į kairę, t. y. tiesiogine kryptimi, o kai yra arti opozicijos (P₄ - P₆), tiesioginį judėjimą keičia atgalinis. Panašiai galima paaiškinti, kaip brėžia kilpas vidinės planetos (jos skrieja greičiau negu Žemė).

2.5 pav. Pagrindinės planetų konfigūracijos

Heliocentrinėje sistemoje pagrindines planetos konfigūracijas, minėtas 2.1 poskyryje, paaiškina erdvinis Žemės, Saulės ir planetos išsidėstymas, parodytas 2.5 pav. Vidinės planetos viršutinė jungtis atitinka orbitos tašką p₁ (planeta toliausiai nuo Žemės); didžiausia rytų elongacija - tašką p₂, apatinė jungtis - tašką p₃ (atstumas nuo Žemės mažiausias) ir didžiausia vakarų elongacija - tašką p₄. Išorinės planetos jungtis atitinka tašką P₁ (atstumas nuo Žemės didžiausias), vakarų kvadratūra - tašką P₂, opozicija - tašką P₃ (atstumas mažiausias) ir rytų kvadratūra - tašką P₄. Koperniko pasaulio sistemoje vidines planetas nuo išorinių skiria Žemės orbita (Ptolemėjo sistemoje - Saulė).

Kopernikas, parinkęs Žemės orbitos spindulį atstumų matavimo vienetu, nustatė planetų santykinius atstumus nuo Saulės ir sudarė Saulės sistemos planą. Kaip tai buvo galima padaryti, pavyzdžiui, vidinių planetų atveju, matyti iš 2.5 pav. Iš stebėjimų randama vidinės planetos didžiausia elongacija (kampas STp₄), o po to iš stačiojo trikampio Tp₄S jau nesunku apskaičiuoti planetos ir Žemės orbitų spindulių santykį (Sp₄ : ST).

2.6 pav. Žemės ir išorinės planetos nueitų lankų
per apskriejimo sinodinį periodą (šiuo atveju per
laiko tarpą, praėjusį tarp dviejų gretimų planetos
opozicijų) palyginimas

Kopernikas apskaičiavo taip pat kiekvienos planetos apskriejimo žvaigždinį, arba siderinį periodą P, t. y. laiko tarpą, per kurį planeta padaro pilną ratą aplink Saulę (grįžta prie tos pačios žvaigždės). Tam reikėjo žinoti Žemės apskriejimo žvaigždinį periodą - žvaigždinius metus T (žr.1.9) ir planetos apskriejimo sinodinį (gr. synodos - jungtis) periodą S, t. y. laiko tarpą, per kurį pasikartoja vienavardė planetos konfigūracija (pavyzdžiui, jungtis). Per parą Žemė orbitoje pasislenka lanku 360°:T, o kita planeta - lanku 360°:P. Jei, sakykim, tai yra išorinė planeta, Žemė aplenkia ją per parą lanku 360°:T - 360°:P. Šis skirtumas kasdien didėja ir, praėjus apskriejimo sinodiniam periodui S, pasidaro lygus 360° (2.6 pav.), t. y.

.

arba

(2.1)

.

Ši formulė vadinama išorinės planetos sinodinio judėjimo lygtimi. Analogiškai išvedama vidinės planetos sinodinio judėjimo lygtis (vidinė planeta lenkia Žemę):

(2.2)

.

Pagal sinodinio judėjimo lygtis ir buvo apskaičiuoti planetų apskriejimo žvaigždiniai periodai P (periodai T ir S žinomi iš astronominių stebėjimų).
Koperniko idėjos veikiai sulaukė šalininkų ir greitai ėmė plisti. Ypač aistringas heliocentrinės pasaulio sistemos propaguotojas buvo italų filosofas Džordanas Brunas (G. Bruno). Jis žengė dar toliau ir skelbė, kad Visata yra begalinė, kad žvaigždės - tai tolimosios saulės su savo planetų sistemomis. 1609 m. italų fizikas ir astronomas Galilėjas Galilėjus (G. Galilei) pirmą kartą mokslo istorijoje astronominiams stebėjimams panaudojo teleskopą. Savo atradimus (Mėnulio kalnus, Jupiterio palydovus, Veneros fazes, Saulės dėmes) Galilėjus laikė neabejotinais Koperniko sistemos teisingumo įrodymais. Jėgos, gynusios geocentrizmą, pradėjo negailestingą kovą prieš heliocentrinės pasaulio sistemos idėją ir jos skleidėjus. Romos inkvizicija Bruną sudegino ant laužo (1600 m.), o Galilėjų privertė viešai išsižadėti savo pažiūrų. Tačiau jokie persekiojimai nebegalėjo sustabdyti mokslo pažangos.