แบบจำลองทางดาราศาสตร์ของจักรวาลที่แพร่หลายในยุโรปในช่วง 1,400 ปีที่นำไปสู่ศตวรรษที่ 16 คือระบบปโตเลมี ซึ่งเป็นแบบจำลองโลกเป็นศูนย์กลางที่สร้างขึ้นโดยคลอเดียส ปโตเลมีในหนังสือ Almagest ของเขา ซึ่งมีอายุราวปี ค.ศ. 150 ตลอดช่วงยุคกลางมีการกล่าวถึงหนังสือเล่มนี้ว่าเป็นตำราทางดาราศาสตร์ที่เชื่อถือได้ แม้ว่าผู้เขียนจะยังคงเป็นบุคคลที่ไม่ค่อยมีใครเข้าใจ และมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นหนึ่งในผู้ปกครองราชวงศ์ปโตเลมีแห่งอียิปต์^{[ 5 ]}ระบบปโตเลมีดึงเอาทฤษฎีก่อนหน้านี้หลายทฤษฎีที่มองว่าโลกเป็นศูนย์กลางที่อยู่กับที่ของจักรวาล ดาวฤกษ์ฝังอยู่ในทรงกลมด้านนอกขนาดใหญ่ซึ่งหมุนค่อนข้างเร็ว ในขณะที่ดาวเคราะห์อาศัยอยู่ในทรงกลมขนาดเล็กกว่าระหว่างนั้น โดยมีทรงกลมแยกกันสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวง เพื่ออธิบายความผิดปกติที่ปรากฏในมุมมองนี้ เช่นการเคลื่อนที่ย้อนกลับที่เห็นได้ชัดของดาวเคราะห์จึงมีการใช้ ระบบวง โคจรย่อยและวงโคจรย่อยกล่าวกันว่าดาวเคราะห์โคจรเป็นวงกลมเล็ก (วงโคจรย่อย) รอบศูนย์กลาง ซึ่งตัวศูนย์กลางเองก็โคจรเป็นวงกลมใหญ่กว่า (วงโคจรหลัก) รอบศูนย์กลางบนหรือใกล้โลก^{[ 6 ]}ในหนังสือ The Copernican Revolutionนักประวัติศาสตร์Thomas Kuhnได้อธิบายAlmagestว่าเป็น "ตำราคณิตศาสตร์เชิงระบบเล่มแรกที่ให้ ราย ละเอียดที่สมบูรณ์และเชิงปริมาณเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุบนท้องฟ้าทั้งหมด" ^{[ 7 ]}

ทฤษฎีเสริมของปโตเลมีใช้ทรงกลมโฮโมเซนทริก: ทรงกลมที่ดาวเคราะห์หมุนรอบตัวเองนั้นสามารถหมุนได้บ้าง ทฤษฎีนี้มีมาก่อนปโตเลมี (คิดค้นครั้งแรกโดยยูโดซัสแห่งคนิดัสในสมัยของโคเปอร์นิคัส ทฤษฎีนี้เกี่ยวข้องกับอาเวโรเอส ) นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังนิยมรูปแบบต่างๆ เช่นวงรีซึ่งแกนหมุนเบี่ยงเบนและไม่ได้อยู่ตรงกลางอย่างสมบูรณ์ ดาวเคราะห์ยังถูกสร้างขึ้นให้มีการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเบี่ยงเบนจากเส้นทางที่เป็นวงกลมและสม่ำเสมอ วงรีของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้รับการวิเคราะห์ว่ามีการเคลื่อนที่ย้อนกลับในช่วงเวลาการสังเกต การเคลื่อนที่ย้อนกลับนี้เป็นพื้นฐานสำหรับเหตุผลที่เส้นทางเฉพาะเหล่านี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อเอพิไซเคิล^{[ 8 ]}

การมีส่วนร่วมอันเป็นเอกลักษณ์ของปโตเลมีในทฤษฎีนี้คือ จุด สมดุลซึ่งเป็นจุดที่ศูนย์กลางของวงโคจรย่อยของดาวเคราะห์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุมสม่ำเสมอ แต่เบี่ยงเบนจากศูนย์กลางของวงโคจรหลัก สิ่งนี้ขัดแย้งกับหลักการพื้นฐานข้อหนึ่งของจักรวาลวิทยาของอริสโตเติล นั่นคือ การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ควรได้รับการอธิบายในแง่ของการเคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ และนักดาราศาสตร์ยุคกลางหลายคนถือว่าเป็นข้อบกพร่องร้ายแรง^{[ 9 ]}

ในปี ค.ศ. 499 นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียอารยภัตตาซึ่งได้รับอิทธิพลจากดาราศาสตร์กรีก^{[ 10 ]}ได้เสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ที่รวมเอาการหมุนของโลกเกี่ยวกับแกนของมันไว้อย่างชัดเจน ซึ่งเขาอธิบายว่าเป็นสาเหตุของสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นการเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกของดวงดาว เขายังเชื่อว่าวงโคจรของดาวเคราะห์เป็นรูปวงรี [ ^{11 ] ผู้}ติดตามของอารยภัตตามีอิทธิพลอย่างมากในอินเดียใต้ซึ่งหลักการเกี่ยวกับการหมุนรอบตัวเองของโลกในแต่ละวันของเขาได้รับการปฏิบัติตาม และมีผลงานรองจำนวนมากที่อิงจากหลักการเหล่านั้น^{[ 12 ]}

นักดาราศาสตร์อิสลามหลายคนตั้งคำถามถึงความนิ่งที่ปรากฏของโลก^{[ 13 ] [ 14 ]}และความเป็นศูนย์กลางของจักรวาล^{[ 15 ]}บางคนยอมรับว่าโลกหมุนรอบแกนของตัวเอง เช่นอัล-ซิจซี [ ^{16 ] [ 17 ] ผู้}ประดิษฐ์แอสโทรลาบขึ้นโดยอาศัยความเชื่อที่คนร่วมสมัยบางคนยึดถือ "ว่าการเคลื่อนที่ที่เราเห็นนั้นเกิดจากการเคลื่อนที่ของโลก ไม่ใช่การเคลื่อนที่ของท้องฟ้า" ^{[ 17 ] [ 18 ]}การที่คนอื่นๆ นอกเหนือจากอัล-ซิจซี ยึดถือมุมมองนี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยการอ้างอิงจากงานเขียนภาษาอาหรับในศตวรรษที่ 13 ซึ่งระบุว่า "ตามที่นักเรขาคณิต [หรือวิศวกร] ( มุหันดิซีน ) กล่าวไว้ โลกเคลื่อนที่เป็นวงกลมอย่างต่อเนื่อง และสิ่งที่ปรากฏว่าเป็นการเคลื่อนที่ของท้องฟ้านั้น แท้จริงแล้วเกิดจากการเคลื่อนที่ของโลก ไม่ใช่ดวงดาว" ^{[ 17 ]}

ในศตวรรษที่ 12 นูร์ อัด-ดิน อัล-บิตรูจีได้เสนอทางเลือกอื่นที่สมบูรณ์แบบแทนระบบปโตเลมี (แม้ว่าจะไม่ใช่ระบบสุริยจักรวาล) ^{[ 19 ] [ 20 ]}เขาประกาศว่าระบบปโตเลมีเป็นแบบจำลองในจินตนาการ ประสบความสำเร็จในการทำนายตำแหน่งของดาวเคราะห์ แต่ไม่ใช่ของจริงหรือเป็นรูปธรรม ระบบทางเลือกของอัล-บิตรูจีแพร่กระจายไปทั่วยุโรปส่วนใหญ่ในช่วงศตวรรษที่ 13 ^{[ 20 ]}เทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 13 ถึง 14 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอาหรับและเปอร์เซียมูอัยยาด อัล-ดิน อัล-อูร์ดีนาซีร์ อัล-ดิน อัล-ตูซีและอิบนุ อัล-ชาติร์สำหรับแบบจำลองการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์แบบโลกเป็นศูนย์กลางนั้นคล้ายคลึงกับเทคนิคบางอย่างที่โคเปอร์นิคัสใช้ในภายหลังในแบบจำลองสุริยจักรวาลของเขา^{[ 21 ]}

Martianus Capella (คริสต์ศตวรรษที่ 5) แสดงความคิดเห็นว่าดาวเคราะห์วีนัสและเมอร์คิวรีไม่ได้โคจรรอบโลก แต่โคจรรอบดวงอาทิตย์^{[ 22 ]}แบบจำลองของ Capella ได้รับการกล่าวถึงในยุคกลางตอนต้นโดยนักวิจารณ์นิรนามหลายคนในศตวรรษที่ 9 ^{[ 23 ]}และ Copernicus กล่าวถึงเขาว่าเป็นผู้มีอิทธิพลต่องานของเขาเอง^{[ 24 ]} Macrobius (คริสต์ศตวรรษที่ 420) อธิบายแบบจำลองระบบสุริยะแบบศูนย์กลางดวงอาทิตย์^{[ 10 ]} John Scotus Eriugena (คริสต์ศตวรรษที่ 815–877) เสนอแบบจำลองที่คล้ายกับของ Tycho Brahe ^{[ 10 ]}

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 นักวิชาการชาวยุโรปต่างตระหนักถึงปัญหาของดาราศาสตร์ปโตเลมีเป็นอย่างดี การถกเถียงเกิดขึ้นจากการที่Averroes วิจารณ์ปโตเลมี และกลับมาเกิดขึ้นอีกครั้งจากการค้นพบข้อความของปโตเลมีและการแปลเป็นภาษาละตินในช่วงกลางศตวรรษที่ 15 ^{[ 25 ]} Otto E. Neugebauerในปี 1957 ได้โต้แย้งว่าการถกเถียงในแวดวงวิชาการภาษาละตินในศตวรรษที่ 15 นั้นจะต้องได้รับอิทธิพลจากการวิจารณ์ปโตเลมีที่เกิดขึ้นหลังจาก Averroes โดยสำนักดาราศาสตร์เปอร์เซียในยุคIlkhanid (ศตวรรษที่ 13 ถึง 14) ที่เกี่ยวข้องกับ หอดูดาว Maragheh (โดยเฉพาะผลงานของ al-Urdi, al-Tusi และ al-Shatir) ^{[ 26 ]}มีการโต้แย้งว่าโคเปอร์นิคัสอาจค้นพบคู่ของทูซี โดยอิสระ หรืออาจนำแนวคิดมาจาก คำอธิบาย ของโพรคลัสเกี่ยวกับหนังสือเล่มแรกของยูคลิด [ ^{27 ]}ซึ่งโคเปอร์นิคัสอ้างถึง^{[ 28 ]}แหล่งที่มาที่เป็นไปได้อีกแหล่งหนึ่งสำหรับความรู้ของโคเปอร์นิคัสเกี่ยวกับอุปกรณ์ทางคณิตศาสตร์นี้คือQuestiones de Speraของนิโคล โอเรสเม ซึ่งอธิบาย ^ว่าการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบไปกลับของวัตถุท้องฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรจากการรวมกันของการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่คล้ายกับที่อัล-ทูซีเสนอ^{[ 29 ]}

ในสมัยของโคเปอร์นิคัส ระบบสุริยะของปโตเลมีที่ทันสมัยที่สุดคือระบบของเกออร์ก ฟอน เพอเออร์บัค (ค.ศ. 1423–1461) และเรจิโอโมทานัส (ค.ศ. 1436–1476) ลูกศิษย์ของเขา สถานะของคำถามที่โคเปอร์นิคัสได้รับนั้นสรุปไว้ในหนังสือTheoricae novae planetarumโดยเพอเออร์บัค ซึ่งรวบรวมจากบันทึกการบรรยายของเรจิโอโมทานัสในปี ค.ศ. 1454 แต่ไม่ได้ตีพิมพ์จนกระทั่งปี ค.ศ. 1472 เพอเออร์บัคพยายามนำเสนอระบบของปโตเลมีในรูปแบบใหม่ที่สวยงามกว่าในเชิงคณิตศาสตร์ แต่เขาก็ไม่สามารถสรุปได้ว่าระบบสุริยะเป็นศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ เรจิโอโมทานัสเป็นอาจารย์ของโดเมนิโก มาเรีย โนวารา ดา เฟอร์ราราซึ่งเป็นอาจารย์ของโคเปอร์นิคัสอีกทีหนึ่ง มีความเป็นไปได้ที่ Regiomontanus จะได้ทฤษฎีเกี่ยวกับดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางก่อนที่เขาจะเสียชีวิตในปี 1476 เนื่องจากเขาให้ความสนใจเป็นพิเศษกับทฤษฎีเกี่ยวกับดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของ Aristarchus ในงานเขียนชิ้นสุดท้ายของเขา และกล่าวถึง "การเคลื่อนที่ของโลก" ในจดหมายฉบับหนึ่ง^{[ 30 ]}

สถานะของความรู้เกี่ยวกับทฤษฎีดาวเคราะห์ที่โคเปอร์นิคัสได้รับนั้นได้รับการสรุปไว้ในTheoricae Novae Planetarum ของ Peuerbach (พิมพ์ในปี 1472 โดย Regiomontanus) ในปี 1470 ความแม่นยำของการสังเกตการณ์โดยโรงเรียนดาราศาสตร์เวียนนา ซึ่ง Peuerbach และ Regiomontanus เป็นสมาชิกนั้นสูงพอที่จะทำให้การพัฒนาทฤษฎีสุริยจักรวาลเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และเป็นไปได้ว่า Regiomontanus ได้มาถึงทฤษฎีสุริยจักรวาลอย่างชัดเจนก่อนที่เขาจะเสียชีวิตในปี 1476 ประมาณ 30 ปีก่อนโคเปอร์นิคัส^{[ 30 ]}

หนึ่งในข้อโต้แย้งหลักของไทโค บราเฮ เกี่ยวข้องกับขนาดของดวงดาว ในขณะที่ดวงดาวอยู่ไกลมากจนแทบจะเป็นเพียงแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด แต่เมื่อมองด้วยตาเปล่า ดวงดาวกลับปรากฏให้เห็นว่ามีขนาดที่วัดได้ ซึ่งนักดาราศาสตร์ในศตวรรษที่ 16 ไม่รู้มาก่อนว่านี่เป็นผลมาจากปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดจากลักษณะคลื่นของแสง ปรากฏการณ์นี้ไม่เป็นปัญหาสำหรับระบบสุริยะแบบโลกเป็นศูนย์กลาง นักดาราศาสตร์ในระบบโลกเป็นศูนย์กลางสามารถวางตำแหน่งดวงดาวไว้เลยวงโคจรของดาวเสาร์ไปได้ และแม้แต่ดวงดาวที่ใหญ่ที่สุดก็จะมีขนาดใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ในระบบสุริยะแบบดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ดวงดาวจะต้องอยู่ไกลออกไปมากเนื่องจากไม่มีพารัลแลกซ์ของดวงดาวที่ตรวจจับได้ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความสว่างปรากฏและตำแหน่งสัมพัทธ์ของดวงดาวที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์ ไทโคให้เหตุผลว่าพารัลแลกซ์ของดวงดาวไม่น่าจะเกินหนึ่งนาทีของส่วนโค้งอย่างมีนัยสำคัญ การวัดของเขามีความแม่นยำมากพอที่มิฉะนั้นเขาคงสังเกตเห็นมันแล้ว ดังนั้น หากโคเปอร์นิคัสถูกต้อง ระยะทางไปยังดาวฤกษ์คงที่จะต้องมากกว่าระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงดาวเสาร์ถึง 700 เท่า ที่ระยะทางดังกล่าว แม้แต่ดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดก็ต้องมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มาก ดังที่ไทโค บราเฮได้กำหนดไว้ว่าดาวฤกษ์ที่มีความสว่างระดับ 3 ทั่วไปมีขนาดประมาณ 1 อาร์คมินิต พารัลแลกซ์ประจำปี 1 อาร์คมินิต หมายความว่าขนาดของมันต้องเทียบได้กับวงโคจรของโลก ดาวฤกษ์ที่มีความสว่างระดับ 1 จะมีขนาดใหญ่กว่านั้นอีก และหากพารัลแลกซ์น้อยกว่านั้น ดาวฤกษ์ก็ต้องมีขนาดใหญ่กว่านั้นอีก บราเฮประกาศว่าดาวฤกษ์ขนาดมหึมาเช่นนั้นเป็นเรื่องไร้สาระ^{[ 57 ]}

กลุ่มผู้สนับสนุนทฤษฎีโคเปอร์นิคัส เช่น คริสตอฟ รอธมันน์ ตอบโต้ด้วยการอ้างถึงพระเจ้า ตามความเชื่อของพวกเขา พระเจ้าทรงสร้างดวงดาวให้ใหญ่โตมโหฬารเพื่อเป็นสัญลักษณ์แห่งอำนาจอันยิ่งใหญ่ของพระองค์เอง ผู้สนับสนุนทฤษฎีโคเปอร์นิคัสเหล่านี้อธิบายดวงดาวในเชิงศาสนา เช่น ลานด้านหน้าพระราชวังของพระเจ้า หรือศาลของเหล่าทูตสวรรค์ เพื่อให้เข้าใจความหมายของดวงดาวเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม ในขณะที่กลุ่มต่อต้านทฤษฎีโคเปอร์นิคัสยอมรับว่าพระเจ้าทรงสร้างดวงดาวขนาดมหึมาได้จริง แต่พวกเขามองว่า "ทุกสิ่งทุกอย่างในสิ่งสร้างของพระเจ้าล้วนได้สัดส่วนและกลมกลืนกัน" ดังนั้นจึงเชื่อว่าการสร้างดวงดาวที่เล็กที่สุดให้ใหญ่โตเกินสัดส่วนและไม่กลมกลืนกันนั้น ขัดกับพระลักษณะของพระเจ้าอย่างมาก

แม้แต่การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ในศตวรรษที่ 17 ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ในตอนแรก กล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดรูรับแสงเล็กในสมัยนั้นไม่สามารถแยกแยะดวงดาวเป็นจุดได้ แต่กลับสร้าง ภาพ จานแอร์รี (Airy disks ) ซึ่งเป็นสิ่งผิดปกติที่เกิดจากการเลี้ยวเบน นักดาราศาสตร์เข้าใจผิดคิดว่าสิ่งเหล่านี้คือตัวดาวจริง โดยให้เหตุผลว่าหากกล้องโทรทรรศน์สามารถแสดงให้เห็นตัวดาวเคราะห์ได้ ก็ต้องแสดงให้เห็นดาวฤกษ์ได้เช่นกัน นักดาราศาสตร์ไซมอน มาริอุสถึงกับโต้แย้งว่าจานดาวที่สังเกตได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์นั้นบั่นทอนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสและสนับสนุนทฤษฎีของไทโค ขนาดเชิงมุมของดาวจะเล็กลงเมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ แต่กล้องโทรทรรศน์ก็เพิ่มความไวต่อพารัลแลกซ์ด้วย ดังนั้นทฤษฎีสุริยจักรวาลจึงยังคงยืนยันว่าแม้แต่ดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดก็ยังใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มาก

เฉพาะในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 เท่านั้นที่นักดาราศาสตร์กลุ่มแรกค้นพบว่าขนาดที่ปรากฏของดาวฤกษ์นั้นเป็นของปลอม ตัวอย่างเช่น โดยการสังเกตดาวฤกษ์ที่ถูกดวงจันทร์บดบังจะหายไปทันทีแทนที่จะค่อยๆ ถูกบดบังตามที่คาดหวังจากขนาดทางกายภาพของดาวฤกษ์นั้น ในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 นักดาราศาสตร์บางคนยอมรับอย่างแน่นอนแล้วว่าความใหญ่โตของดาวฤกษ์นั้นเป็น "ความผิดพลาดทางทัศนศาสตร์" ตามคำกล่าวของเอ็ดมันด์ ฮัลลีย์ บัดนี้ ทฤษฎีสุริยจักรวาลไม่จำเป็นต้องทำให้แม้แต่ดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้เล็กที่สุดมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์อีกต่อไป^{[ 57 ]}