Основная трудность, вставшая перед Птолемеем, оставалась прежней: как объяснить многочисленные расхождения между, с одной стороны, целостным зданием аристотелевой космологии, требовавшим от планет единообразного движения совершенными кругами вокруг расположенной в центре неподвижной Земли, и, с другой стороны, действительными наблюдениями за планетами, из которых явствовало, что скорости и направления их движений переменны, а степень яркости различна. Опираясь на недавние открытия в греческой геометрии, на непрерывные наблюдения вавилонян и приспособления для линейных измерений, а также на труды греческих астрономов Аполлония и Гиппарха, Птолемей очертил следующую схему. Наиболее удаленная от центра вращающаяся сфера, к которой прикреплены неподвижные звезды, каждодневно перемещает все небо вокруг Земли, двигаясь в западном направлении. Внутри же этой сферы каждая из планет (включая Солнце и Луну) вращается в восточном направлении с переменными – более медленными – скоростями, и каждая – по своей большой окружности, называемой несущей (или деферентом). Для более сложных движений планет (исключая Солнце и Луну) была введена еще одна – меньшая – окружность, названная эпициклом: эпицикл постоянно вращается вокруг некой точки, продолжающей вращаться по несущей. Теперь становилось ясным то, чего не могли объяснить сферы Евдокса, поскольку вращение эпицикла автоматически приближало к Земле планету всякий раз, когда она совершала движение вспять: оттого планета и казалась ярче. Установив различные темпы вращения для каждой несущей и для каждого эпицикла, астрономы могли приблизительно вычислить и траекторию переменных движений для каждой из планет. Простота такой схемы с эпициклом и несущей, а также ее объяснение переменной яркости обеспечили этой теории признанную победу как наиболее жизнеспособной астрономической модели.
В книге XII анализируются попятные движения и величины максимальных элонгации планет; в конце книги XIII рассмотрены гелиакические восходы и заходы планет, которые требуют для своего определения знания одновременно долготы и широты планет.
Теория движения планет, изложенная в «Альмагесте», принадлежит самому Птолемею. Во всяком случае, не существует каких-либо серьезных оснований, указывающих на то, что что-либо подобное существовало в предшествующее Птолемею время.
Кроме «Альмагеста» Птолемею принадлежит также ряд других сочинений по астрономии, астрологии, географии, оптике, музыке и т. д., пользовавшихся большой известностью в античности и средневековье, в том числе:
«Канопская надпись»,
«Подручные таблицы»,
«Планетные гипотезы»,
«Фазы»,
«Аналемма»,
«Планисферий»,
«Четверокнижие»,
«География»,
«Оптика»,
«Гармоники» и др. Кратко рассмотрим их содержание.
«КАНОПСКАЯ НАДПИСЬ» представляет собой список параметров астрономической системы Птолемея, который был высечен на стелле, посвященной Спасителю Богу (возможно, Серапису), в городе Канопе в 10-й год правления Антонина (147/148 г.). Сама стелла не сохранилась, но ее содержание известно из трех греческих рукописей. Большинство параметров, принятых в этом списке, совпадает с используемыми в «Альмагесте». Однако имеются расхождения, не связанные с ошибками переписчиков. Исследование текста «Канопской надписи» показало, что она восходит ко времени более раннему, чем время создания «Альмагеста».
«ПОДРУЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ», вторая по величине после «Альмагеста» астрономическая работа Птолемея, представляет собой сборник таблиц для расчета положений светил на сфере в произвольный момент и для предвычисления некоторых астрономических явлений, прежде всего затмений. Таблицам предшествует «Введение» Птолемея, в котором поясняются основные принципы их использования. «Подручные таблицы» дошли до нас в переложении Теона Александрийского, однако известно, что Теон немногое изменил в них. Он написал к ним также два комментария – «Большой комментарий» в пяти книгах и «Малый комментарий», которые должны были заменить «Введение» Птолемея. «Подручные таблицы» тесно связаны с «Альмагестом», но содержат также целый ряд нововведений, имеющих как теоретический, так и практический характер. Например, в них приняты другие методы для вычисления широт планет, изменен ряд параметров кинематических моделей. За начальную эпоху таблиц принята эра Филиппа (323 г. до Р. Х.). Таблицы содержат звездный каталог, включающий около 180 звезд в окрестности эклиптики. Имеется также список около 400 «Важнейших городов» с указанием географических координат. В «Подручных таблицах» содержится также «Царский канон» – основа хронологических вычислений Птолемея. В большинстве таблиц значения функций приводятся с точностью до минут, правила их использования упрощены. Эти таблицы имели несомненно астрологическое предназначение. В дальнейшем «Подручные таблицы» пользовались большой популярностью в Византии, Персии и на средневековом мусульманском Востоке.