As grandes descobertas;

Na mesma época das descobertas de Kepler, Galileu Galilei, apesar de não ter inventado o telescópio, foi o primeiro a apontá-lo para o céu, o que foi crucial para o entendimento das reais características dos corpos celestes. Olhou para o Sol (talvez o motivo pelo qual ficou cego) e viu manchas que permitiram constatar o movimento de rotação da estrela, descobriu as quatro maiores luas de Júpiter (que agora são chamadas de luas galileanas), observou as fases mutantes de Vênus e constatou que eram consequência da mudança da posição do planeta e da Terra em relação ao Sol. Olhou para a Via Láctea e concluiu que era formada por inúmeras estrelas, observou as "orelhas" de Saturno, que lhe pareciam assim devido à baixa resolução de seu telescópio e viu que a Lua não era perfeitamente lisa, mas repleta de montanhas e crateras.

Ilustração do modelo heliocêntrico produzida em 1646 por Andreas Cellarius. Note os satélites de Júpiter (os quatro pequenos círculos em volta do planeta à direita), descobertos por Galileu, além da Lua ao redor da Terra.

No mesmo ano da morte de Galileu, nasceu Isaac Newton, o cientista que viria a revolucionar o mundo da ciência ao unificar a astronomia à física. Além das três leis sobre moção dos objetos, descobriu a força que rege o movimento dos corpos no Universo: a gravidade. A grande ideia de Newton surgiu a partir da simples observação de uma maçã caindo da árvore. Estudando esse movimento, percebeu que era acelerado e que, portanto, uma força agia sobre a fruta aumentando sua velocidade durante a queda. Então, imaginou que se a árvore fosse duas vezes mais alta, a gravidade continuaria agindo sobre ela, provocando a queda da maçã em direção ao chão. Concluiu que o campo de ação dessa força provavelmente se estenderia por uma distância muito maior e chegaria até a Lua, fazendo com que o satélite natural ficasse ligado gravitacionalmente à Terra. Em seus estudos, logo chegou à conclusão de que "todo objeto no Universo atrai outro objeto com uma força que age na linha que une o centro dos dois corpos que é proporcional ao produto das massas desses dois objetos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre esses dois objetos", definindo a lei da gravitação universal.

A melhoria da qualidade dos equipamentos de medição e observação levou a que se obtivessem registros cada vez mais precisos que permitiam estudar em detalhes a dinâmica dos corpos do Sistema Solar. Ainda no século XVIII tentou-se estimar a distância da Terra ao Sol através da medição da paralaxe de Mercúrio e de Vênus quando estes (em ocasiões diferentes) cruzavam o disco solar. Apesar de o objetivo primário não ter sido alcançado, foi constatada uma camada brilhante ao redor de Vênus quando este se aproximava do Sol, concluindo-se que o planeta possuía uma atmosfera. Ainda no mesmo período, Edmund Halley estudou relatos de cometas passados e percebeu que os elementos orbitais de alguns deles eram muito parecidos; compreendeu que, na verdade, se tratava do mesmo corpo que orbitava o Sol, conseguindo assim prever seu retorno. Já em 1781, William Herschel encontrou um corpo celeste que pensou ser um novo cometa, constatando seu movimento ao longo de dias. Somente após algumas semanas, depois de terem sido efetuados cálculos minuciosos, houve a confirmação de que se tratava na realidade de um novo planeta, posteriormente denominado Urano. Dois anos depois Herschel descobriu dois de seus maiores satélites (Titânia e Oberon). Já no fim do século, suspeitou-se da existência de um outro planeta entre Marte e Júpiter, quando um grupo de astrônomos decidiu realizar observações sistemáticas para encontrá-lo. Por mero acaso, encontraram Ceres, o primeiro asteroide descoberto, seguido pelo asteroide Pallas pouco tempo depois, ambos de dimensões demasiado reduzidas para serem considerados planetas..

Durante a primeira metade do século XIX, as manchas solares permaneciam um enigma, imaginando-se serem buracos na fotosfera solar, mas em 1852 percebeu-se a correlação entre sua ocorrência e os distúrbios no campo magnético terrestre. Richard Carrington, em 1858, descobriu que as manchas na região equatorial da estrela moviam-se mais rápido que as de maior latitude, revelando arotação diferencial solar. No mesmo ano, Carrington observou um intenso brilho emanando de dois locais na superfície da estrela e, três dias depois, ocorreu uma impressionante tempestade geomagnética. O estudo da composição química, não só do Sol, mas das demais estrelas e alguns outros corpos, apresentou uma grande evolução após o desenvolvimento da espectroscopia.

Desenhos de Richard Carrington de manchas solares.

Ainda em 1693, Halley descobriu que a Lua estava lentamente se afastando da Terra enquanto ganhava velocidade e à medida que a rotação da Terra era desacelerada. As observações de Marte mostraram as variações sazonais de suas calotas polares, das regiões escuras em sua superfície e de sua atmosfera, levando à crença de que poderia abrigar alguma forma de vida, especialmente vegetal. Através de telescópios, Júpiter revelava ser um planeta extremamente turbulento, exibindo tempestades circulares que surgiam e desapareciam com relativa frequência, excetuando a típica Grande Mancha Vermelha. Constatou-se ainda a rotação diferencial de sua atmosfera e as distintas direções dos ventos nas bandas do planeta. A partir de 1837, foram sendo descobertas novas faixas e lacunas no sistema de anéis de Saturno e sua interação com os satélites naturais do planeta. A composição dos anéis permanecia uma incógnita, propondo-se, por exemplo, que seria sólida ou líquida, mas em 1857 James Clerk Maxwell provou matematicamente que tal constituição não era possível, sugerindo, entretanto, serem formados por pequenos grãos de poeira e gelo. Em relação a Urano, Herschel conseguiu, apesar de sua distância, descobrir a elevada inclinação axial do planeta. A órbita desse gigante gasoso apresentava perturbações que sugeriram a existência de outro planeta além de Urano. Então, Le Verrier e John Couch Adams, por meio de cálculos matemáticos, conseguiram prever onde estaria este corpo ainda desconhecido, vindo a constatar-se através de observações realizadas com recurso a telescópios que de fato se tratava de um novo planeta, Netuno.

Os avanços tecnológicos a partir do século XX permitiram sanar várias questões sobre os corpos do nosso sistema planetário. Observações por meio de radares revelaram o período de rotação de Mercúrio e de Vênus, além das características peculiares da atmosfera deste último. A análise do espectro dos planetas gigantes possibilitou a constatação de suas composições gasosas, além de permitir estimar suas estruturas internas. Emissões de rádio mostraram que Júpiter era envolvido por um intenso campo magnético, enquanto em Saturno técnicas de observação evidenciaram as altíssimas velocidades dos ventos em suas camadas atmosféricas superiores. A descoberta dos dois gigantes de gelo nas regiões mais afastadas do Sistema Solar levou à suspeita de que poderiam existir outros planetas além de Netuno. Várias buscas foram efetuadas até que, em 1930, Clyde Tombaugh detectou um novo corpo celeste, Plutão, cujo tamanho era muito menor que o anteriormente imaginado. Contudo, foi considerado como um novo planeta até 2006, quando a União Astronômica Internacional propôs uma nova definição para essa classe de corpos, na qual Plutão não se enquadra..