Desde la publicación del De Revolutionibus, que tuvo lugar poco después de la muerte de Copérnico, en 1543, hasta 1609 en que Kepler publica sus trabajos sobre el movimiento de Marte y Galileo inicia sus observaciones con el telescopio, tiene lugar un período de transición, durante el que se crean las bases necesarias que permiten el subsiguiente desarrollo de la Astronomía. La figura principal de este período es el astrónomo danés Tycho Brahe.
Nació en Knudstrup, al sur de Suecia (entonces parte de Dinamarca). Estudió leyes y filosofía en las universidades de Copenhague y Leipzig, en Alemania. Es obvio que el carácter de las personas, en general, influye en mayor o menor medida en su obra y el carácter de Tycho Brahe parece tener un rasgo muy marcado: la soberbia, Ella le llevó a la situación anecdótica para nosotros, pero, sin duda, importante para él, de perder la nariz en un duelo a espada originado en una encarnizada discusión sobre un problema matemático. Desde entonces se vio obligado a llevar una prótesis metálica que el maquillaje no podía disimular.
Entre los sucesores de Copérnico destaca por ser un preciso observador. Brahe acumuló más datos que en todas las demás mediciones astronómicas que se hicieron hasta la invención del telescopio, a principios del siglo XVII. Realizó, de este modo, medidas sistemáticas y precisas de la posición de los planetas, el Sol y la Luna, a partir de las cuales encontró que los planetas se desviaban de las posiciones predichas por los movimientos epicíclicos y resolvió casi por completo el movimiento lunar. Sin instrumentos, excepto una esfera y un compás, consiguió detectar graves errores en las tablas astronómicas de la época y se dispuso a corregirlos. Sus observaciones a simple vista tienen un error menor de 4' de arco. Sus precisas observaciones de Marte llevaron a Kepler a desentrañar la verdadera naturaleza de las órbitas planetarias, con el abandono de los movimientos circulares.
Su observación de una nueva estrella el 11 de noviembre de 1572 en la constelación de Casiopea y que permaneció ahí por 18 meses fulminó otro principio aristotélico la inmutabilidad de los cielos. El único precedente era la observación de una "nova" por Hiparco el año 125 a.C., pero de esto hacia mucho tiempo y siempre se podía pensar que se trataba de un cometa, un fenómeno que por entonces se asociaba la región sublunar. A partir de su inmovilidad, dedujo que se encontraba más allá de la órbita de Saturno y muy próxima a la esfera de las estrellas fijas, si no propiamente en ella.
Tycho observó los cometas de los años 1577, 1580, 1585, 1593 y 1596 y su poca paralaje le llevó a suponer que se trataba de fenómenos supralunares, situándolo, por tanto, lejos de la atmósfera terrestre, contrariamente a lo que muchos pensaban. La determinación de la órbita de dicho cometa, que atravesaba la de diferentes planetas, le permitió enterrar definitivamente la idea de los orbes como cuerpos materiales.
El rey de Dinamarca y Noruega Federico II, le ofreció apoyo financiero para construir y equipar un observatorio astronómico en la isla de Hven (hoy Ven). Brahe aceptó su oferta y en 1576 comenzó la construcción del castillo de Uranienborg (fortaleza en el cielo), donde el astrónomo estuvo trabajando durante veinte años, ayudado en su trabajo por muchos calculistas.
Después de la muerte de Federico II en 1588, su sucesor Cristián IV, le retiró todo el apoyo e incluso tuvo que abandonar el observatorio. En 1597, Brahe aceptó una invitación para ir a Bohemia del emperador Rodolfo II, del Sacro Imperio romano germánico, quien le ofreció una pensión de 3.000 ducados y un feudo cerca de Praga, donde se iba a construir un nuevo observatorio como el de Uranienborg. Sin embargo, Brahe murió en 1601 antes de que este observatorio se hubiera terminado.
Brahe nunca aceptó totalmente el sistema copernicano del Universo y buscó una fórmula de compromiso entre éste y el antiguo sistema de Tolomeo. El sistema de Brahe presuponía que los cinco planetas conocidos giraban alrededor del Sol, el cual, junto con los planetas, daba una vuelta alrededor de la Tierra una vez al año. La Tierra es el centro del Universo y el Sol, alrededor del cual se mueven todos los planetas, gira alrededor de la Tierra. La esfera de las estrellas giraba una vez al día alrededor de la Tierra inmóvil.
Debido a la propia evolución de la Astronomía, el modelo de Tycho se considera como secundario cuando no, como dicen algunos autores, forzado o absurdo, una vez planteado el de Copérnico.
Es evidente que el modelo cosmológico de Tycho, considerado a posteriori, no es una piedra angular en el camino seguido por las teorías astronómicas en su evolución desde el siglo XVI. En un principio puede parecer que el modelo de Tycho debería haber sido un paso intermedio entre el de Tolomeo y el de Copérnico. Sin embargo, en el contexto histórico en que apareció, no es descabellado considerarlo como un refinamiento del copernicano, en tanto que elimina algunos de los problemas más importantes que, con el contexto de la Astronomía de la segunda mitad del siglo XVI, éste conllevaba. Es cierto que uno de los argumentos de Tycho era el religioso, que, ciertamente, en aquella época, no era secundario. Pero, de cualquier modo, Tycho tenía otros de mucho más peso objetivo. En primer lugar, debe quedar claro que el modelo de Tycho es absolutamente equivalente, desde el punto de vista observacional, al de Copérnico. Como éste mismo había dicho, los efectos eran los mismos tanto si era la Tierra como si era el resto del Universo el que se movía. No es cierto que, como dice Abetti (1949), el modelo de Tycho sea más complicado. Simplemente cambia la órbita de la Tierra por la del Sol, resultando la teoría de los movimientos planetarios tan simple como la de Copérnico, tanto desde el punto de vista computacional como desde el conceptual. En este último sentido, únicamente resulta chocante que el movimiento de rotación diurna de la Tierra pasa, de nuevo, a los cielos, pues Tycho era de la idea de que tal movimiento debía apreciarse en forma de vientos, etc. Otro astrónomo, Nicolai Remers, propuso, simultáneamente a Tycho, un sistema igual en todo al de éste, excepto en que atribuía rotación a la Tierra. Dejando al margen la discusión sobre un posible plagio del uno al otro, los argumentos de Tycho para defender su sistema, que valen igualmente para el de Remers, eran los siguientes: en primer lugar, si la Tierra se movía alrededor del Sol, parecía lógico observar algún efecto de paralaje sobre la esfera de las estrellas fijas. Pero Tycho, con sus observaciones, de una precisión de 1', no lo detectaba. Esto significaba que la esfera de las estrellas debería ser enorme y que debía existir una gran distancia entre ella y la órbita de Saturno. Hoy sabemos que la distancia a Saturno es, de hecho, insignificante comparada con la distancia a las estrellas. Pero, en el siglo XVI, tal distancia debía, cuando menos, resultar chocante. El segundo argumento de Tycho se refería al tamaño de las propias estrellas. Con anterioridad a la utilización del telescopio se pensaba que las estrellas tenían diámetros angulares mucho mayores que los planetas. Esto era debido a los rayos que parecen salir de las estrellas cuando se observan a ojo desnudo. En realidad, la causa de estos rayos, es la difracción producida en la pupila del ojo que, por el pequeñísimo tamaño angular de las estrellas, tiene efectos mayores sobre ellas que sobre los planetas. Por ejemplo, Tycho asumía para una estrella la tercera magnitud, un tamaño angular de alrededor de 1'. Esto significaba que debían ser tan grandes, al menos, como la órbita de la Tierra, si no mucho más, dada la enorme distancia a la que se encontraban.
Dejando al margen el tema de la rotación de la Tierra, el dilema es el siguiente: ¿es más elegante o conceptualmente más simple un modelo que implica un tamaño descomunal para las estrellas y para la esfera que las contiene, derivado de las observaciones, o un modelo en que la Tierra, en lugar del Sol, es el centro del Universo, cosa que, por lo demás, no tiene ningún efecto sobre las observaciones? Es necesario esperar unos años más para disponer de pruebas observacionales que hagan que los astrónomos se decanten por el modelo heliocéntrico. Por lo demás el problema del gran tamaño que se deducía para las estrellas antes de la llegada de tales pruebas, no es muy diferente del actual dilema sobre el tamaño de los quasares, que ocupa a muchos astrónomos.
Aunque la teoría de Brahe sobre el movimiento planetario era defectuosa, los datos que acumuló durante toda su vida desempeñaron un papel fundamental en el desarrollo de la descripción correcta del movimiento planetario. Johannes Kepler,que fue ayudante de Brahe desde 1600 hasta la muerte de éste en 1601, utilizó los datos de Brahe como ayuda para la formulación de sus tres leyes sobre el movimiento de los planetas