Dalam astronomi, heliosentrisme adalah teori yang berpendapat bahwa Matahari bersifat stasioner dan berada pada pusat alam semesta. Kata berasal dari bahasa Yunani (ήλιος Helios = Matahari, dan κέντρον kentron = pusat). Secara historis, heliosentrisme bertentangan dengan geosentrisme, yang menempatkan Bumi di pusat alam semesta. Diskusi mengenai kemungkinan heliosentrisme terjadi sejak zaman klasik. Barulah ketika abad ke-16 dapat ditemukan suatu model matematis dapat meramalkan secara lengkap sistem heliosentris, yaitu Nicolaus Copernicus, seorang ahli matematika dan astronom. Pada abad berikutnya, model tersebut dijabarkan dan diperluas oleh Johannes Kepler dan pengamatan pendukung dengan menggunakan teleskop diberikan oleh Galileo Galilei. Tetapi pada masa Reinensans, banyak yang tidak percaya.

Akhirnya pada tahun 1543 teori geosentris dipatahkan oleh teori heliosentris yang diajukan oleh Nicolaus Copernicus. Dalam teori heliosentris, mataharilah sebagai pusat tata surya. Matahari dikelilingi oleh planet-planet, asteroid, komet, dan meteorid.
Dalam model heliosentris Copernicus, Matahari dianggap berada pada pusat alam semesta, bintang-bintang terletak pada bulatan angkasa dan berputar mengelilingi Matahari. Diantara Bintang-bintang dan Matahari terdapat planet-planet termasuk Bumi yang berputar mengelilingi Matahari dalam masing-masing orbitnya dengan lintasan orbit berbentuk lingkaran. Gerak mundur semu dalam peredaran planet-planet yang sulit dijelaskan oleh model geosentris, dapat dijelaskan dengan mudah dalam model heliosentris, dengan menggunakan konsep gerak relatif antara Bumi dan planet-planet lain yang bergerak disekitar Matahari dengan kecepatan sudut putar yang berbeda-beda. Namun model heliosentris Copernicus memiliki beberapa kelemahan, yaitu bintang-bintang tidak berputar mengelilingi matahari dan planet-planet tidak bergerak mengelilingi matahari dengan lintasan yang berupa lingkaran. Selanjutnya model ini disempurnakan oleh Johannes Kepler, dan melahirkan hukum 1 Kepler, hukum II Kepler, dan hukum III Kepler.

Cara kerja konsep Heliosentris
Konsep heliosentris melahirkan hukum-hukum yang dicetuskan oleh Johannes Kepler, yaitu:
Hukum I Kepler

Persamaan elips dari hukum pertama Kepler dirumuskan seperti berikut :

dimana e adalah eksentrisitas yang merupakan perbandingan antara jarak dua fokus dengan diameter panjang elips. Nilai eksentrisitas menentukan bentuk elips apakah makin lonjong atau makin mendekati bentuk lingkaran. Jika e = 0, maka orbit planet akan berupa lingkaran. Eksentrisitas bumi, ebumi = 0,017, hampir mendekati nol, jadi orbit bumi hampir mendekati lingkaran. Akibat lintasan orbit planet berbentuk elips, maka selama suatu planet bergerak mengelilingi matahari menempuh satu putaran penuh yang disebut satu tahun pleneter, jarak antara planet tersebut dengan Matahari akan selalu berubah-ubah. Titik pada lintasan orbit planet yang menandai posisi paling dekat planet ke Matahari disebut perihelium. Sedangkan titik pada lintasan orbit Planet yang menandai posisi paling jauh Planet ke Matahari disebut aphelium. Arah rotasi planet-planet dalam arah berlawanan dengan arah putar jarum jam, kecuali untuk planet Venus dan Uranus. Para astronom menetapkan arah putar berlawanan dengan arah putar jarum jam sebagai gerak langsung (direct), sedangkan arah putar searah dengan arah putaran jarum jam disebut gerak balik (retroge).

Hukum II Kepler
Hukum kedua Kepler yang disebut juga sebagai hukum kesamaan luas yang dipublikasikan pada tahun 1609, menyatakan bahwa luas (S) yang disapu oleh garis penghubung antara planet dan Matahari dalam selang waktu (t) yang sama adalah sama (S1 = S2 = S3), seperti ditunjukkan pada gambar.

Hukum ini secara tidak langsung menyatakan bahwa kecepatan orbit suatu Planet mengitari matahari tidaklah konstan (uniform) melainkan berubah-ubah. Planet akan bergerak lebih cepat dalam orbitnya ketika berada pada daerah yang dekat dengan matahari, dan akan bergerak lebih lambat dalam orbitnya ketika berada pada daerah yang jauh dari matahari. Kecepatan orbit Planet berbanding terbalik dengan jaraknya terhadap matahari. Dalam notasi matematis , hukum ini dapat dirumuskan sebagai:

dengan C adalah konstanta. Persamaan ini dapat dibaca laju perubahan luas yang disapu garis penghubung planet-Matahari terhadap waktu adalah tetap, S1 = S2 = S3. Hukum kesamaan luas ini terbentuk sebagai konsekuensi dari adanya kekekalan momentum sudut dari planet-planet ketika berputar mengelilingi Matahari. Jika momentum sudut suatu planet yang mengitari matahari adalah kekal, maka planet harus bergerak lebih cepat bila dekat dengan matahari, dan bergerak lebih lambat jika berada jauh dari Matahari. Planet-planet yang berputar mengelilingi Matahari memiliki momentum sudut yang tetap, karena tidak ada gaya yang bekerja dalam arah geraknya. Gaya tarik matahari arahnya membentuk sudut 〖90〗^o terhadap arah gerak Planet

Hukum III Kepler.
Hukum ketiga Kepler yang disebut juga sebagai hukum harmonik yang dipublikasikan pada tahun 1618, menyatakan bahwa perbandingan kuadrat periode revolusi (T2) terhadap pangkat tiga dari jarak rata-rata planet ke Matahari (jari-jari elips = R3) adalah sama untuk semua planet. Secara matematika, pernyataan tersebut dapat dirumuskan seperti berikut :

Disini C adalah suatu konstanta yang memiliki nilai yang sama untuk semua Planet. Hukum ini secara eksplisit menyatakan hubungan antara periode revolusi suatu Planet dengan jaraknya terhadap matahari. Makin jauh jarak Planet ke matahari (makin besar diameter orbit Planet), makin lama periode revolusinya. Planet yang memiliki diameter orbit paling kecil adalah Merkurius dan yang paling besar adalah Pluto. Jika Bumi dijadikan sebagai acuan, dimana jarak antara Bumi dan Matahari adalah sekitar 150 x 106 km yang disebut sebagai 1 SA, dan periode revolusi Bumi adalah 1 tahun, maka konstanta C = 1, dan persamaan hukum ketiga Kepler menjadi :

disini R adalah jarak rata-rata Planet ke Matahari dalam satuan SA dan T adalah periode revolusi planet dalam satuan tahun. Jarak rata-rata setiap Planet ke Matahari dan periode revolusinya dirangkumkan dalam tabel.