Per mezzo della speculazione già nel V secolo prima dell'era volgare arrivava al concetto della rotondità della Terra, del suo isolamento nello spazio, del suo possibile movimento. Bione di Abdera, contemporaneo di Socrate, già aveva analizzato i fenomeni dell'astronomia sferica, e trovato che ai poli della Terra in un anno non v'ha che un giorno solo di sei mesi ed una notte sola di sei mesi. Appena avevano i Greci ricevuto da Babilonia (come confessa Platone, o chiunque sia l'autore dell'Epinomide) le prime idee sul movimento dei pianeti e i primi dati circa i loro periodi, che già nelle scuole si cominciò a disputare sulla struttura del sistema cosmico. Filolao ebbe il coraggio di far muovere la Terra in un'orbita; Eudosso la volle fissa ad esempio di Platone, e sulle poche osservazioni a lui accessibili osò costruire (verso l'anno 365) il suo sistema delle sfere omocentriche, un prodigio di eleganza e di acutezza geometrica. E finalmente ancora prima del 250 i Greci arrivarono a comprendere con Eraclide Pontico e con Aristarco Samio, che il problema del corso del Sole, della Luna, e dei pianeti era un problema di moto relativo, che poteva risolversi in tre maniere differenti, le quali oggi son conosciute coi nomi di sistema Tolemaico, Ticonico, Copernicano. Ma queste brillanti speculazioni, a cui li aveva condotti il loro genio geometrico, potevano dare un'idea sommaria dello stato delle cose, non certamente potevano servire ad uno studio esatto, nè ad assegnare con precisione il luogo degli astri per un istante qualunque.