自然法则是不可改变的，无情的大自然并不关心你是否了解它的行为和运作方式——伽利略·伽利雷
科学的发展植根于所有自然现象都可以从理论上合理解释的理念。 如果我们想知道宇宙中的任何事物是如何运作的，我们必须首先提出正确的问题，然后进行观察。 ，实验寻找规律，最后总结答案！ 所以关于夜空还有一个更深刻的问题。 当夜空像下图一样旋转时，我们人类如何知道是地球在运动还是整个天空都在围绕地球运动呢？ 或者我们如何利用已知的物理知识来确定地球在宇宙中如何运动？
到底是地球在自转还是天球在自转？
这其实涉及到日心说和地心说！ 它们都在旋转，你可以看到谁围着谁旋转。 从上图中的观察来看，我们对此有两种直接的解释，但仅从图中我们无法区分它们是对还是错：
整个天空，以及其中的所有恒星（包括太阳），以24小时为一个周期绕着地球旋转，导致我们在地球上观测到的恒星位置不断变化。 根据我们的观察，整个天空是静止的，因为地球在运动而发生旋转。
以上两种想法现在看来非常幼稚，但这就是我们人类科学史的开始，并且争论了几个世纪，并付出了惨重的代价！ 尽管这两种解释都是对夜空旋转原因的合理解释，但这两种模型有着本质上的不同。
上图：天球的地心运动和我们现在所知的地球运动
观察和解释这两个截然不同的模型可以帮助我们确定哪个模型是正确的。 哪一个是错误的。 我们知道，围绕天球运行的恒星并不是我们在地球上可以观察到的唯一现象。
那么我们还能看到什么呢？ 它能否为我们判断是地球在自转还是天球在自转提供线索？ 虽然夜空中的星星总是做同样的旋转运动，但如果我们仔细观察，就会发现夜空中可见的星星（星座），以及它们的位置，一年四季都有很大的变化。
天空中的星座一年四季都在变化
我们在夏天和冬天看到不同的星座，还记得你在寒冷的夜晚抬头仰望猎户座的时候吗？ 我们现在知道这与太阳和地球的位置有关。 当夏天白天太阳出现时，冬天的星座就会被太阳的光线完全遮挡。 夜幕降临，太阳不再遮挡我们的视线，但我们背对着冬季星座，所以我们只能看到夏季星座（最典型的是夏季大三角）。 相反，夏季星座在冬季白天被太阳遮挡，而冬季星座在夜间更加突出。 换句话说，我们在夏天或冬天只能在天空中看到一个星座。
如果地球确实是静止的，如上图所示，太阳必须每天绕地球一周，这样我们才有白天和黑夜。 然而，无论太阳如何旋转，这都无法解释地球各个地区不同季节的变化，也无法解释夏季和冬季天空中看到的不同星座。
如果地球移动，它可以绕太阳移动（见上图）。 这解释了为什么在一年中的不同时间夜空中会出现不同的星座（这也是我们出生月份的星座），也解释了为什么地球周围的季节变化。 现在让我们看一下一年中太阳在天空中的位置。
全年太阳穿过天空的路径
在地球上，如果我们生活在远离赤道的地方，一年中太阳在天空中的路径，即它每天所画的弧线，都会发生很大的变化。
如果太阳出现在最接近地平线的天顶，即一年中最低的位置，则意味着这一天是冬至。 如果太阳出现在一年中天顶的最高点，那么这一天就是夏至。
那么，在“对地静止”模型中，太阳需要在一年的时间内大幅改变其在天球中的位置：除了每天绕地球运行一次（以考虑昼夜循环）之外，它还需要每六个月改变一次相对于天球的位置。 高位置意味着太阳在天球上的轨道每六个月上下摆动47度。 我们还需要解释稳定的季节变化。 这个模型确实很乱，没有科学理论支撑。
如果我们允许地球绕太阳公转，同时绕其倾斜轴自转。 同时，自转和公转可以是两个独立的量，这可以解释天（地球自转周期）和年（地球公转周期）之间时间尺度的巨大差异。 它还可以解释一年中太阳在天空中位置的变化。 让我们再添加一个物体：月亮。
月亮和太阳在天空中的位置以及日食和月食
和太阳一样，月亮在天空中遵循非常相似的路径：它从东方升起，从西方落下，每天升起和落下一次。 它还相对于背景恒星移动，大约每 29 到 30 天完成一次绕地球轨道运行。
尽管月球的倾角与太阳黄道面的误差不超过5度，但满月和太阳在天空中的位置却存在巨大差异。 在夏至期间，当太阳到达地平线以上的最高位置时，满月出现在地平线以上的最低位置。 在冬至期间地心说认为什么是宇宙的中心，当太阳达到最低高度时地心说认为什么是宇宙的中心，满月达到地平线以上的最高高度！ 如果不明白的话可以参考上图。 月球与黄道面的夹角是满月位置与太阳位置差异的关键。
如果地球要保持完全静止，我们需要将月球再次置于地心天体轨道上，如下图所示！ 这使得我们无法解释月食和日食的原因。
但如果我们让地球运动（下图），月球的轨道与黄道有5°左右的倾角围绕地球公转，地球则带着月球围绕太阳公转。 这不仅可以用地球的自转来解释星星、月亮和太阳之间的相对关系，除了地球天空的日常运动（星星的自转，东升西落）之外，你还可以解释月亮和太阳相对于天空其余部分的运动。
如果我们仍然坚持地球是静止的，天球是旋转的，那么我们就有昼夜的交替，就不会有季节的更替，也不会有日食或月食。
摘要：这就是我们认为地球在运动的原因
这就是我们熟悉的托勒密地心模型。 虽然描述了天体的运动，但托勒密并没有给出合理的科学解释，而且这个模型相当复杂。 这就是为什么我们需要开普勒三定律和牛顿引力来解释为什么天空中的物体一直在运动以及地球在宇宙中如何运动，并解释为什么月球接近夏至满月的路径（在5度范围内的误差）与冬至时太阳的路径基本相同。
万有引力理论和相关的日心模型在科学上比以前对太阳系的描述更加科学和具有预测性，并且该理论的后续预测已被地面和天空的实验和观测所证实。 这就是为什么我们不仅得出地球在运动的结论，而且地球与其他主要天体一起运动的方式决定了我们在天空中看到的所有现象。