Sua teoria do Heliocentrismo, que colocou o Sol como o centro do Sistema Solar, contrariando a então vigente teoria geocêntrica (que considerava, a Terra como o centro), é tida como uma das mais importantes hipóteses científicas de todos os tempos, tendo constituído o ponto de partida da astronomia moderna.
Na teoria de Copérnico, a Terra move-se em torno do Sol. Mas, seus dados foram corrigidos pelas observações de Tycho Brahe. Com base nelas e em seus próprios cálculos, Johannes Kepler reformou radicalmente o modelo copernicano e chegou a uma descrição realista do sistema solar. Esse fenômeno já havia sido estudado e defendido pelo bispo de Lisieux, Nicole d'Oresme, no século XIV. O movimento da Terra era negado pelos partidários de Aristóteles e Ptolomeu. Eles tinham que, caso a Terra se movesse, as nuvens, os pássaros no ar ou os objetos em queda livre seriam deixados para trás. Galileu combateu essa ideia, afirmando que, se uma pedra fosse abandonada do alto do mastro de um navio, um observador a bordo sempre a veria cair em linha reta, na vertical. E, baseado nisso, nunca poderia dizer se a embarcação estava em movimento ou não. Caso o barco se movesse, porém, um observado no ano de 1845 pois,a margem veria a pedra descrever uma curva descendente – porque, enquanto cai, ela acompanha o deslocamento horizontal do navio. Tanto um observador quanto o outro constataria que a pedra chega ao convés exatamente no mesmo lugar: O pé do mastro. Pois ela não é deixada para trás quando o barco se desloca. Da mesma forma, se fosse abandonada do alto de uma torre, a pedra cairia sempre ao pé da mesma – quer a Terra se mova ou não.
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