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Las esferas celestes, u orbes celestes, eran las entidades fundamentales de los modelos cosmológicos desarrollados por Platón, Eudoxo, Aristóteles, Ptolomeo, Copérnico y otros. En estos modelos celestes, los movimientos aparentes de las estrellas fijas y de los planetas se explicaban tratándolos como objetos incrustados en unas esferas giratorias, hechas de un etéreo quinto elemento transparente (quintaesencia), como joyas fijadas en orbes. Puesto que se creía que las estrellas fijas no cambiaban de posición entre sí, se argumentaba que debían estar en la superficie de una sola esfera estrellada.[1]
En el pensamiento moderno, las órbitas de los planetas se ven como las trayectorias de esos planetas a través del espacio vacío. Los pensadores antiguos y medievales, sin embargo, consideraban que los orbes celestiales eran esferas gruesas de materia enrarecida anidadas una dentro de la otra, cada una en el contacto completo con la esfera superior y la esfera inferior.[2] Cuando los eruditos aplicaban los epiciclos de Ptolomeo, suponían que cada esfera planetaria era exactamente lo suficientemente gruesa para acomodarlos.[2] Al combinar este modelo de esferas anidadas con observaciones astronómicas, los antiguos astrónomos calcularon los que se convertirían en valores generalmente aceptados en ese momento para las distancias al Sol (unos 4 millones de millas),[3] a los otros planetas y al borde del universo (alrededor de 73 millones de millas). Las distancias del modelo de esferas anidadas al Sol y los planetas difieren significativamente de las mediciones modernas,[4] y el tamaño del universo ahora se sabe que es inconcebiblemente grande y posiblemente infinito.[5]
Según Albert Van Helden, desde el año 1250 hasta el siglo XVII, prácticamente todos los europeos educados estaban familiarizados con el modelo ptolemaico de «esferas anidadas y con las dimensiones cósmicas derivadas de ellas».[6] Incluso después de la adopción del modelo heliocéntrico del universo de Copérnico se introdujeron nuevas versiones de la teoría de las esferas celestes, con el Sol en el centro y las esferas planetarias siguiendo la secuencia: Mercurio, Venus, Tierra-Luna, Marte, Júpiter y Saturno.
La creencia tradicional en la teoría de las esferas celestiales no sobrevivió a la Revolución científica. A principios del siglo XVII, Kepler continuaba hablando de esferas celestes, aunque no consideraba que los planetas fueran portados por las esferas, sostenía que se movían en los caminos elípticos descritos por sus leyes del movimiento planetario. A finales del siglo XVII, las teorías griegas y medievales sobre el movimiento de los objetos terrestres y celestes fueron reemplazadas por la ley de Newton de la gravitación universal y la mecánica newtoniana, que explicaban cómo las leyes de Kepler surgen de la atracción gravitacional entre los cuerpos.