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Tycho consegui il primo successo osservativo determinando la distanza della nuova stella apparsa nella costellazione di Cassiopea nel 1572. Mentre i filosofi aristotelici pensavano che i fenomeni transienti di questo genere fossero meteorologici, nel De nova stella (1573) Tycho asseri che il nuovo fenomeno era estremamente lontano dalla Terra e situato probabilmente nella sfera delle stelle fisse.
Tycho tento una seconda determinazione di distanza sulla cometa apparsa nel 1577. Impiego circa undici anni per elaborare i dati raccolti; ma infine provo che gli aristotelici erano ancora in errore. Nel De mundi aetherei recentioribus phaenomenis (1588) Tycho riferi che la cometa, situata al di sopra della Luna, seguiva un'orbita circolare attorno al Sole.
Nel 1582 Tycho cerco di misurare anche la distanza di Marte, trovando che il pianeta era talvolta piu vicino alla Terra del Sole. Poiche nella struttura del Mondo concepita da Tolomeo Marte avrebbe dovuto trovarsi sempre al di sopra del Sole, Tycho divenne certo che il sistema geocentrico classico fosse sbagliato.
Quando lascio Hven nel 1597, Tycho dovette interrompere il rilievo completo del cielo che aveva iniziato nel 1590. Nondimeno, nel 1598, riusci a utilizzare i dati gia raccolti per compilare un catalogo di 1004 stelle.
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Sestante triangolare