Jordens horisontcirkel må derfor ændre sig. Ligesom han nævner, at matematikerne har forsøgt at udregne Jordens omkreds. Resultatet var dog noget for stort.
Netop Aristoteles’ Om himlen er en vigtig kilde til viden om den tidligste græske astronomi. Samtidig er værket betydningsfuldt, fordi Aristoteles i et andet værk, Fysikken, giver os de fysiske love, som han antog, forklarede alle tings bevægelse i himmelen og på Jorden. Dermed skabte Aristoteles det første samlede verdensbillede, der skulle dominere menneskets forestilling i omkring 2000 år. Aristoteles var autoriteten. Hans meninger var ikke til at komme uden om, blandt andet fordi hans geocentriske verdensbillede viste sig at passe fint med Biblens skabelsesberetning.
Før Aristoteles havde de græske astronomer hæftet sig ved, at planeterne foruden deres daglige bevægelse fra øst til vest hver dag driver en smule mod øst, men nogle gange stopper op og kortvarigt driver i modsat retning. Denne sløjfeformede bevægelse kaldes også for planeternes retrograde bevægelse. Og som nævnt kendte astronomerne også Solens årlige gang på himmelen og Månens faser. Problemet for dem var, hvordan de kunne gøre sig håb om at beskrive det hele som ét samlet system.
Den første, som fremkom med en løsning, var den græske matematiker Eudoxos (ca. 408-347 f.v.t.). Han var omkring 20 år ældre end Aristoteles. Han foreslog, at disse forskellige bevægelser kunne beskrives ved hjælp af koncentriske kugler, der havde Jorden som deres fælles centrum, men som i øvrigt drejede sig med konstant hastighed omkring forskellige akser og i forskellige retninger. Månen og Solen fik således tildelt tre kugler hver, mens de kendte planeter, Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn, fik hver fire. I alt indførte Eudoxos 26 kuglesfærer til at beskrive bevægelserne på himmelen. Men ret hurtigt fandt man ud af, at det ikke var nok, og Callippus (370-300 f.v.t.) indførte yderligere syv kugler.
Eudoxos tænkte ikke på disse kugler som andet end geometriske modeller, der ikke selv havde fysisk realitet. Men som det så ofte sker med dens slags, så fik de hurtigt deres helt egne ben at gå på. De fik nemlig fysisk realitet i Aristoteles’ tanker. For som han sagde, er stjernerne substanser, og alt, hvad der bevæger en substans, må selv være en substans. Hos Aristoteles hørte substans og årsag sammen. Senere blev disse koncentriske kugler omtalt som krystalsfærer. Dermed blev Aristoteles nødt til at introducere endnu flere koncentriske kugler, da han ønskede at finde en forbindelse mellem dem alle. Han antog, at alle var en del af en stor organisk helhed.
I alt nåede Aristoteles op på 55 kugler. Men derved blev det. For i de første århundreder efter Aristoteles’ død forbedrede de græske astronomer deres observationer, og de følte efterhånden, at modellen med koncentriske kugler ikke var tilfredsstillende, blandt andet fordi hverken Solen eller planeternes bevægelser viste sig at være ensartede. Det kunne forklares med, at Jorden trods alt ikke var centrum for kosmos. Ikke desto mindre fastholdt næsten alle samtidige astronomer det geocentriske verdensbillede.
Som erstatning for den koncentriske kuglemodel opstillede de en anden model: 1) Stjernerne og planeterne bevæger sig i excentriske cirkler omkring Jorden, dvs. cirklerne omskriver Jorden, men deres centre er ikke længere i Jordens centrum; 2) planeternes retrograde bevægelse beskrives af epicykler, dvs. sekundære cirkler, hvis centrum bevæger sig langs omkredsen af de primære excentriske cirkler, også kaldet deferenterne (se illustrationen på næste side).
Det var denne model, som den græsk-romerske astronom Ptolemaios (83-168 e.v.t.) fremlagde i værket Almagest, og selv om det ikke var ham, der havde udviklet modellen, bliver den ofte kaldt det ptolemæiske system, fordi han ud fra egne observationer udviklede den til perfektion. Med den ved hånden kunne astronomerne i forhold til datidens observationsteknik beskrive og forudsige planeternes omdrejning om Jorden.
Aristoteles’ fysik
Hvorfor accepterede grækerne næsten uden undtagelse det geocentriske verdensbillede? Det var der flere grunde til. Som vi allerede har været inde på, var det den eneste antagelse, der var i overensstemmelse med erfaringen. Vi almindelige mennesker ser rent faktisk stadig Solen og stjernerne flytte sig hen over himmelbuen. Hvis de græske astronomer derimod antog, at det var Jorden, der roterede om sig selv og dermed skabte solopgang og solnedgang, så måtte man undre sig over, at det ikke skabte en stærk blæst fra øst mod vest, at skyerne ikke altid bevægede sig i samme retning, og at en bold faldt ned på samme sted, hvorfra den var blevet kastet op i luften. Så alt pegede på, at Jorden stod stille midt i verdensrummet. Om end nogle få græske astronomer havde været inde på, at himmelens daglige bevægelse kunne forklares ved en roterende Jord.
Der var en ting mere, som var helt afgørende for grækernes valg af det geocentriske verdensbillede. Det var nemlig ikke tilstrækkeligt blot at antage, at Jorden roterer om sig selv, men i øvrigt står stille i forhold til Solen og stjernehimmelen. En roterende Jord forklarer jo blot himmellegemernes daglige bevægelse. Forståelsen af den årlige variation kræver, hvis den skal kunne hævde sig, at Jorden ligeledes bevæger sig rundt om Solen. Men også det, fandt grækerne, stred mod visse af de astronomiske observationer. Aristoteles påpegede eksempelvis, at hvis Jorden skulle bevæge sig rundt om Solen, så måtte man forvente, at observationer af den samme stjerne med et halvt års mellemrum ville danne en vinkel, en såkaldt parallakse. En sådan var det umuligt at eftervise. Samme konstatering skulle senere blive et afgørende argument i Tycho Brahes afvisning af det heliocentriske system.
Aristoteles satte sig for at forklare det geocentriske system. Han stillede sig selv spørgsmålet: Hvad får ting til at bevæge sig? Det første, han gjorde, var at skelne mellem flere slags bevægelser: en cirkulær, en retlinjet og en kombineret. Dernæst fandt han, at ting bevæger sig, efter hvad der er deres naturlige sted. Endelig sagde han, at ting kan bevæge sig på to måder: naturligt og tvungent.
Den naturlige måde fremkommer ved, at der findes et absolut op og et absolut ned, der hver især er bestemt i forhold til deres naturlige sted. Rummet har en naturlig retning, når Jorden er det naturlige sted, det naturlige midtpunkt i universet. Enhver ting, der kan bevæge sig, består desuden af fire elementer: vand, jord, luft og ild. Så tunge ting som sten og vand bevæger sig mod deres naturlige sted, som er i eller omkring Jorden; lette ting som ild og luft stiger til vejrs og bevæger sig mod deres naturlige sted, himmelen. Den tvungne måde fremkommer ved, at en kraft får tingene til at bevæge sig. En hest skal bruge kræfter på at trække en vogn, et menneske skal bruge kræfter på at flytte en sten, og en pil får en kraft fra bueskytten til at bevæge sig mod målet.
Aristoteles antog således – i modsætning til hvad Newtons første bevægelseslov fortæller os – at tvungen bevægelse, uanset om den er ensartet eller accelereret, bliver forårsaget af en ydre kraft, der fortsat virker på tingen, så længe den er i bevægelse. Det fik den i vores øjne lidt absurde konsekvens, at Aristoteles så sig nødsaget til at hævde, at når en pil havde forladt buestrengen, så blev kraften erstattet af luftens bevægelser, så langt som skuddet rakte.
Dermed havde Aristoteles fået forklaret, hvorfor Jorden var i midten af universet. Jorden er netop tung, og det var derfor oplagt, at den befandt sig i verdensrummets midtpunkt, hvor den ikke kunne bevæge sig op eller ned. Anderledes var det for Solen og stjernerne. Solen var varm og let, og den og stjernerne befandt sig derfor i universets udkant. Herfra kunne de ikke bevæge sig nedad mod Jorden.
Alligevel mente Aristoteles ikke, at stjernerne bestod af ild. For i så fald skulle de kun bevæge sig opad, som er den naturlige bevægelse for ild. I stedet antog han, at himmelen består af et femte stof, kvintessensen, også kaldet æteren. Dette stofs naturlige bevægelse var cirklen. Cirkelbevægelsen er evig og perfekt, fordi den ikke har nogen begyndelse eller slutning og bliver ved i en uendelighed. Det er den vigtigste bevægelse, fordi den er både enkel og naturlig. Og stjernerne er
