Die ersten systematischen Berechnungen zu den Himmelsvorgängen gehen auf die Babylonier zurück. Sie stützten sich dabei auf Tabellen, die auf Tontafeln festgehalten wurden. Dabei stand die Erdscheibe im Zentrum aller Bewegungen.
Beginnend mit Pythagoras von Samos (etwa 570 – 500) entwickelten die Griechen die Geometrie zur exakten Wissenschaft weiter und wendeten sie auch auf die Astronomie an.
Für den griechischen Philosophen Platon (etwa 427 – 347 v. Chr.) galt die Kugel als vollkommenste geometrische Form. Eudoxos von Knidos (etwa zwischen 397 und 338 v. Chr.) griff diesen Gedanken auf und ließ die Planeten auf Kugelschalen („Sphären”) um die unbewegliche Erde kreisen (geozentrisches Weltbild). Mit „Planeten“ (Wandelsterne) wurden damals – im Unterschied zu den unveränderlichen Fixsternen – alle bekannten beweglichen Himmelskörper, also Mond, Sonne, Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, bezeichnet.
Im 4. Jahrhundert v. Chr. vereinte Aristoteles (384 – 322 v. Chr.) diese Gedanken zu einem zweigeteilten, geozentrischen Weltbild:
Der Erdbereich umfasst die vier Elemente Erde, Wasser, Luft und Feuer, die sich auch teilweise ineinander umwandeln können. Erde als schwerstes Element bildet den Kern der Erdkugel. Darüber liegen das leichtere Wasser und die noch leichtere Luft. Über allem spannt sich die Feuersphäre, in der Blitze, aber auch z. B. Kometen entstehen. Dieser Erdbereich ist vergänglich und ständigen Veränderungen unterworfen.
Der zweite Bereich, der Himmel, unterscheidet sich fundamental vom Erdbereich:
er ist unveränderlich, geregelt und ewig gleichförmig.
Seine Materie, das fünfte Element, ist völlig ohne Gewicht; das ist notwendig, damit der Himmel
so rasch um die Erde herumschwingen kann.
Der Himmel ist der Bereich der Planeten. Die Sphäre der Fixsterne schließt ihn als letzte Schale ab.
Wie man sieht, ging Aristoteles bereits von einer kugelförmigen Erde aus.
Er hatte hierfür gute Gründe:
So muss sich schwere Materie, wenn sie allseits so weit wie möglich nach unten sinken soll, zu einer Kugel formen.
Der Erdschatten bei Mondfinsternissen ist kreisförmig.
Wenn man nach Süden reist, dann steigen im Süden neue Sterne auf, während im Norden Sterne
unter dem Horizont verschwinden.
Und bei einem Schiff, das aufs Meer hinaus fährt, verschwindet zuerst der Rumpf und als letztes die Mastspitze.
Claudius Ptolemaios (etwa 100 – 160 n. Chr.) fasste das damalige Wissen in einem Handbuch der Astronomie, dem Almagest, zusammen. Dieses behielt seine Gültigkeit bis ins 16. Jhdt., als es vom Kopernikanischen Weltbild abgelöst wurde.
Ptolemaios hielt am geozentrischen Weltbild fest, obwohl Aristarchos
(etwa 310 – etwa 230 v. Chr.) auf Grund seiner Berechnungen schon zum Schluss gekommen war, dass
eigentlich die Sonne im Mittelpunkt stehen und die Erde mit den anderen Planeten um die Sonne kreisen müsste.
Denn seine Messungen ergaben, dass die Sonne mindestens 19-mal so weit von der Erde entfernt war wie der Mond
und mindestens 7-mal so groß war wie die Erde selbst.
Er konnte sich aber nicht durchsetzen, weil die Fixsterne während eines Umlaufs der Erde um die Sonne vor dem
Himmelshintergrund eine gegenläufige Bewegung, die Parallaxe, zeigen sollten
(siehe Abb. rechts).
Die verfügbaren optischen Messmethoden waren jedoch zu ungenau, um diesen Effekt nachweisen zu können.
Erklärung dafür wäre eine extrem
große Entfernung der Fixsterne. Dies war aber in der damaligen Zeit nicht vorstellbar.
Nach heutigem Wissen ist die Sonne über 380-mal so weit entfernt wie der Mond und mehr als 100-mal so groß wie die Erde.