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Propuso el modelo geocéntrico.
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Propuso por primera vez el modelo heliocéntrico.
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Calculó el radio y la circunferencia de la Tierra.
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Desarrolló el modelo geocéntrico de Aristóteles, añadiendo otra órbita más a los planetas para intentar corregir los problemas que tenía el primer modelo.
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Formuló la teoría heliocéntrica del sistema solar, concebida en primera instancia por Aristarco de Samos.
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Es considerado el más grande observador del cielo antes de la invención del telescopio. Kepler usaría posteriormente sus datos recopilados.
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Inventó el telescopio. Gracias a él, descubrió varios satélites de Júpiter y dio consistencia al modelo heliocéntrico de Copérnico.
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Demostró que los planetas describen orbitas elípticas y comprobó que la velocidad orbital de los planetas alrededor del Sol no es constante debido a la forma de dichas órbitas.
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Halló en la interacción gravitatoria la causa del movimiento de los planetas.
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Realizó un experimento (el experimento de Cavendish o de la balanza de torsión) que permitió obtener la primera medida de la constante de gravitación universal (G).