Sistema tolemaico, chiamato anche sistema geocentrico o modello geocentrico, modello matematico dell’universo formulato dall’astronomo e matematico alessandrino Tolomeo circa 150 CE e registrato da lui nel suo Almagesto e ipotesi planetarie. Il sistema tolemaico è una cosmologia geocentrica; cioè, inizia assumendo che la Terra sia stazionaria e al centro dell’universo., L’aspettativa ” naturale “per le società antiche era che i corpi celesti (Sole, Luna, pianeti e stelle) dovessero viaggiare in moto uniforme lungo il percorso più” perfetto” possibile, un cerchio. Tuttavia, i percorsi del Sole, della Luna e dei pianeti osservati dalla Terra non sono circolari. Il modello di Tolomeo spiegò questa “imperfezione” postulando che i movimenti apparentemente irregolari erano una combinazione di diversi movimenti circolari regolari visti in prospettiva da una Terra stazionaria. I principi di questo modello erano noti agli scienziati greci precedenti, tra cui il matematico Ipparco (c., 150 a. C.), ma culminarono in un accurato modello predittivo con Tolomeo. Il sistema tolemaico risultante persistette, con piccoli aggiustamenti, fino a quando la Terra fu spostata dal centro dell’universo nei secoli XVI e XVII dal sistema copernicano e dalle leggi di Keplero sul moto planetario.
Il primo principio del modello tolemaico è il movimento eccentrico. Un corpo che viaggia a velocità uniforme su un percorso circolare con la Terra al centro spazzerà angoli uguali in tempi uguali da una prospettiva terrestre., Tuttavia, se il centro del percorso è spostato dalla Terra, il corpo spazzerà fuori angoli uguali in tempi disuguali (di nuovo, da una prospettiva terrestre), muovendosi più lento quando più lontano dalla Terra (apogeo) e più veloce quando la Terra più vicina (perigeo). Con questo semplice modello eccentrico Tolomeo spiegò il moto variabile del Sole attraverso lo zodiaco. Un’altra versione del modello, adatta per la Luna, aveva la direzione della linea dall’apogeo al perigeo gradualmente spostata.
Per spiegare il moto dei pianeti, Tolomeo combinava l’eccentricità con un modello epicicloidale., Nel sistema tolemaico ogni pianeta ruota uniformemente lungo un percorso circolare (epiciclo), il cui centro ruota attorno alla Terra lungo un percorso circolare più ampio (deferente). Poiché una metà di un epiciclo è contraria al moto generale del percorso deferente, il moto combinato a volte sembra rallentare o addirittura invertire la direzione (retrograda). Coordinando attentamente questi due cicli, il modello epicicloidale ha spiegato il fenomeno osservato del retrogradamento dei pianeti quando si trova al perigeo., Tolomeo ha migliorato l’effetto di eccentricità, rendendo il centro dell’epiciclo spazzare fuori angoli uguali lungo il deferente in tempi uguali, come si vede da un punto che ha chiamato l’equante. Il centro del deferente era situato a metà strada tra l’equante e la Terra, come si può vedere nella figura.
Encyclopædia Britannica, Inc.,
Sebbene il sistema tolemaico rappresentasse con successo il moto planetario, il punto di equant di Tolomeo fu controverso. Alcuni astronomi islamici obiettarono a tale punto immaginario, e più tardi Nicolaus Copernico (1473-1543) obiettò per ragioni filosofiche all’idea che una rotazione elementare nei cieli potesse avere una velocità variabile—e aggiunse ulteriori cerchi ai modelli per ottenere lo stesso effetto., Tuttavia, l’equante avrebbe portato Johannes Kepler (1571-1630) al modello ellittico corretto come espresso dalle sue leggi del moto planetario.
Tolomeo credeva che i movimenti circolari dei corpi celesti fossero causati dal loro essere attaccati a sfere solide girevoli invisibili. Ad esempio, un epiciclo sarebbe l ‘ “equatore” di una sfera rotante alloggiata nello spazio tra due gusci sferici che circondano la Terra., Scoprì che se rappresentava i moti del Sole, della Luna e dei cinque pianeti conosciuti con sfere, poteva nidificarli l’uno dentro l’altro senza spazio vuoto lasciato e in modo tale che le distanze solari e lunari concordassero con i suoi calcoli. (La sua stima della distanza della Luna era approssimativamente corretta, ma la sua figura per la distanza solare era solo circa un ventesimo del valore corretto.) La sfera più grande, nota come sfera celeste, conteneva le stelle e, a una distanza di 20.000 volte il raggio della Terra, formava il limite dell’universo di Tolomeo.,
Attraverso gli astronomi islamici, le sfere annidate di Tolomeo divennero una caratteristica standard della cosmologia medievale. Quando Copernico propose un modello eliocentrico-con la Terra e i pianeti tutti in orbita attorno al Sole—fu costretto ad abbandonare l’idea che non ci fosse spazio vuoto tra le sfere. Dopo che Tycho Brahe (1546-1601) dimostrò che la cometa del 1577 avrebbe dovuto passare attraverso molte di queste sfere invisibili, anche l’ipotesi delle sfere solide divenne insostenibile.