星系和宇宙朴素日心说诞生的前夜
测量地轴倾角和解释月光（公元前480年—公元前427年）
公元前480年，古希腊自然哲学家恩诺皮德斯确认了地球自转轴是倾斜的，即地球绕太阳的公转平面与地球自转轴不是垂直的，存在一个角度，并且在公转过程中地轴的指向不变。他经过仔细研究后，测量出地球自转轴的倾斜角度为24°，与后来全世界公认数字（23.5°）非常接近。
就在测量出来地轴倾斜角度的将近50年后，也就是公元前427年，古希腊哲学家柏拉图诞生。尽管当时他接受的教育是宇宙类似水晶球的概念，即所有天体都统统在这个水晶球里，并围绕着地球旋转，但他经过研究后，确认月球本身不发光，我们看到的月光是太阳的反射光。
计算出一年为360天（公元前400年—公元前300年）
经过长期的观测，古巴比伦人在这个时期已经知道了月亮和五大行星（水、金、地、火、木）的运行周期，并创造了非常精确的月球和行星位置图表，而且可以根据行星位置图表，预报日蚀和月蚀与行星会冲现象。与此同时，古巴比伦的天文学家、数学家基丁努（Kidinnu）计算和测量出了一年时间的长度，与实际长度比较只差4分钟。这在那个既没有望远镜，又没有计算机的时代是非常不容易的事情。
发现银河系（公元前385年）
古希腊的著名哲学家德谟克利特说：“穿越夜晚星空的隐约模糊的光带，是相互距离很近的星体聚在一起了。”这是人类最早对银河系的描述，并且描述结果与真实情况完全一致。
我们肉眼看见的所有恒星，以及许许多多因为太暗而肉眼看不见的恒星，包括我们的太阳和太阳系在内，都属于一个巨大的恒星系统，即银河系。术语“银河”来源于古希腊神话。在英文中，“银河”也叫“Milky Way”，意思为“奶路”。宙斯让自己的私生子赫拉克勒斯去偷喝正在睡熟的女神赫拉的奶水，结果惊醒了女神赫拉，奶水洒在地上，形成了“银河”。
人类最早记录的彗星（公元前371年）
古希腊的一些哲学家和天文学家，包括大哲学家亚里士多德，发现一颗巨大的掠日彗星，同时也记录了它分裂成为两部分的过程，这是人类最早关于发现彗星的记录。现代天文学家推测这颗古老彗星的碎片不断地访问太阳系内层，1843年和1882年，以及1965年的池谷一关彗星（Ikeya-seki）出现的彗星都是公元前317年彗星的后裔。
最早准确地描述月相的现象（公元前350年）
古希腊哲学家亚里士多德准确地描述月球的各个位相是由于太阳照射月球的角度变化而造成的，就好像在地球上站在不同位置观察一个物体的投影。在月食期间，他仔细观测月球在地球上投影，并从所获得的月球影子推测出地球是球形体。
在亚里士多德之前，古希腊哲学家德谟克利特曾经提出过地球是球形的，德谟克利特认为“世界上最完美的几何体是球形，因为地球是完美的，所以地球就应该是球形的”。由此可见，德谟克利特认为地球是球形的结论属于主观的猜想，而亚里士多德则是根据科学测量后得出的结论。尽管他们的结论相同，但他们的世界观是不同的。
公元前322年，63岁的亚里士多德离开人世，去世的原因出现多种版本，一种是多年积累的疾病所造成的，一种是被人毒死的，还有一种是由于无法解释潮汐现象而跳海自杀了。
石柱日历（公元前300年）
大约在公元前300年，肯尼亚西北部的Namoratunga遗址出现了具有明显的天文日历结构的天文石柱。这些石柱的摆放与现代星座（如三角座、昂宿星团等）遥相呼应，与一些明亮的恒星（如毕宿五、参宿五、参宿六和天狼星等）对齐。科学家和天文学家们推测，古代肯尼亚人曾经使用这些排列有规则的石柱与月相结合确定日期和时间。
朴素的日心说（公元前270年）
在公元前270年，尽管许多人都认为地球是静止的，但萨摩斯岛的一位古希腊天文学家阿利斯塔克（Aristarchus）用数学理论精密地计算出了太阳的半径为地球的7倍(实际上是107倍)、太阳到地球的距离是月亮到地球的距离的19倍。他还提出宇宙中最大的物体是太阳，而不是地球，推测出太阳是相对静止的，而地球和其它星体则以太阳为中心做圆周运动，地球不仅每年绕太阳公转一周，而且每日自转一周，这就是古代最早的朴素日心说思想。
在那个时代，他的学说遭到了质疑，包括亚里士多德和其他天文学家们都是排斥他的，但他的学说却开创了人类用科学的方法来研究天体之间距离和日月大小的历史。
公元前240年
人类最早观察哈雷彗星究竟是在哪个时代，目前还有争论，但公元前240年哈雷彗星回归时，人们观测哈雷彗星的活动是有据可查的。
在公元前240年，当哈雷彗星回归飞掠地球附近时，中国古代的占星者们进行了为期16天的哈雷彗星观测和文字记载，文字记载中描述了哈雷彗星的特征，并且称它为“扫把星”。
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