A bolygók mozgása
A görögök gondolkodása a bolygók mozgásáról i. e. 400 körül kezdődött. A knídusi Eudoxosz megalkotta az első olyan görög elméletet a bolygók mozgásáról, amelyről részleteket ismerünk. A sebességekről című könyvében (amely elveszett, de Arisztotelész és Simplicius röviden tárgyalta) Eudoxosz úgy tekintett minden égitestet, mint amelyet koncentrikus gömbök hordoznak, amelyek egymásba fészkelnek. Minden bolygó esetében három különböző mozgást kell figyelembe venni, és Eudoxosz azt javasolta, hogy ezt négy gömb segítségével tegyék. A napi nyugati irányú forgást a legkülső gömb (1) számolja el. A következő belül a 2. gömb, amelynek tengelye körülbelül 24°-os eltolással illeszkedik az 1. gömbhöz; a 2. gömb a bolygó állatövi periódusában (a Jupiter esetében 12 év, a Szaturnusz esetében 30 év) kelet felé fordul. A harmadik mozgás a retrográd mozgás. Eudoxus ehhez két gömb (3. és 4.) kombinációját használta. Maga a bolygó a 4-es gömb egyenlítői körén halad. A 4-es gömb tengelye a 3. gömb belsejébe illeszkedik, enyhe szögeltolódással. A 3. és 4. gömb ellentétes irányban, de azonos sebességgel forog. A bolygónak a 3. és 4. gömbök forgásából eredő mozgása egy nyolcas alakú, amely a gömbfelületen fekszik. Eudoxosz valószínűleg megértette ennek a görbének a matematikai jellemzőit, mivel a hippopédus (lószerszám) nevet adta neki. A 3. és 4. gömb két gömbből álló együttese a 2. gömb belső felületébe illeszkedik. Így mindhárom mozgás, legalábbis minőségileg, figyelembe vehető: a napi nyugati irányú mozgást az 1. gömb, a lassú mozgást kelet felé az állatöv körül a 2. gömb, és az időnkénti retrográd mozgást a 3. és 4. gömb két gömbje. Eudoxosz elméletét néha a homocentrikus szférák elméletének is nevezik, mivel minden szférának ugyanaz a középpontja, a Föld.
A görög csillagászokat ebben a szakaszban jobban érdekelte a világegyetem hihető fizikai leírása és a geometriai tételek bizonyítása, mint a bolygómozgások számszerűen pontos leírása. Eudoxosz utódja, Kallipposz javított némileg a modellen. Mindazonáltal a homocentrikus szférákat kritizálták, mert nem tudták figyelembe venni azt a tényt, hogy egyes bolygók (nevezetesen a Mars és a Vénusz) a ciklusuk bizonyos időszakaiban sokkal fényesebbek, mint máskor. Eudoxus rendszerét mint a bolygók mozgásának elméletét hamarosan elvetették, de mély hatást gyakorolt a kozmológiára, mivel a kozmoszt egészen a reneszánszig továbbra is koncentrikus gömbök halmazának tekintették.
A Kr. e. 3. század végén alternatív elméleti modelleket dolgoztak ki, amelyek az excentrikus körökön és epiciklusokon alapultak. (Az excentrikus kör olyan kör, amely kissé eltér a Föld középpontjától, az epiciklus pedig olyan kör, amelyet egy másik kör hordoz és körbejár.) Ezt az újítást általában a pergai Apollóniosznak (i. e. 220 körül) tulajdonítják, de nem ismert egyértelműen, hogy ki javasolta először ezeket a modelleket. A Nap mozgását vizsgálva Eudoxosz homocentrikus gömbökre vonatkozó elmélete figyelmen kívül hagyta azt a tényt, hogy a Nap az év folyamán felgyorsulni és lelassulni látszik, miközben az állatöv körül mozog. (Ez világosan látszik abból, hogy a tavasz több nappal hosszabb, mint az ősz.) Egy excentrikus (azaz középponton kívüli) kör megmagyarázza ezt a tényt. A Napot továbbra is úgy tekintjük, hogy állandó sebességgel halad egy tökéletes kör körül, de a kör középpontja kissé eltolódik a Földtől. Amikor a Nap a legközelebb van a Földhöz, úgy tűnik, hogy egy kicsit gyorsabban halad az állatövben. Amikor a legtávolabb van, úgy tűnik, hogy egy kicsit lassabban halad. Amennyire ismert, Hipparkhosz volt az első, aki az évszakok mért hosszára alapozva számításait levezette az eltolódás mértékét és irányát. Hipparkhosz szerint a Nap körének középponttól való eltérése a sugarának körülbelül 4 százalékát teszi ki. Az excentrikus kör elmélet kiváló pontossággal volt képes a Nap megfigyelt mozgásának magyarázatára, és egészen a 17. századig standard maradt.
A bolygók standard elmélete egy excentrikus kört tartalmazott, amely egy epiciklit hordozott. Képzeljük el, hogy lenézünk a Naprendszer síkjára annak északi pólusa fölülről. A bolygó az óramutató járásával ellentétesen mozog az epiciklusán. Eközben az epiciklus középpontja az óramutató járásával ellentétesen mozog az excentrikus kör körül, amelynek középpontja a Föld közelében (de nem egészen pontosan a Földnél) van. A Földről nézve úgy tűnik, hogy a bolygó hátrafelé mozog (azaz retrográd mozgásba kerül), amikor az epiciklus belső (a Földhöz legközelebbi) részén van, mert ekkor a bolygó nyugati irányú mozgása az epicikluson több mint elegendő ahhoz, hogy legyőzze az epiciklus középpontjának keleti irányú mozgását előre az excentrikus körül.
Hipparkhosz jelentős szerepet játszott a babiloni numerikus paraméterek bevezetésében a görög csillagászatba. Valójában a csillagászathoz való görög hozzáállásban nagyjából ebben az időben következett be egy fontos változás. A babiloni példa egyfajta ébresztőként szolgált a görögök számára. A korábbi görög bolygózási gondolkodás inkább a helyes nagy kép kialakítására irányult, amely filozófiai elveken és geometriai modelleken alapult (akár Eudoxosz koncentrikus gömbjeit, akár Apollóniosz epiciklusait és excentrikusait használták). A babilóniaiak nem rendelkeztek geometriai modellekkel, hanem olyan számtani elméletek kidolgozására összpontosítottak, amelyeknek valódi előrejelző erejük volt. Hipparkhosz a Napra és a Holdra vonatkozóan ért el numerikusan sikeres geometriai elméleteket, de a bolygókkal kapcsolatban nem járt sikerrel. Megelégedett annak kimutatásával, hogy az akkoriban forgalomban lévő bolygóelméletek nem felelnek meg a jelenségeknek. Mindazonáltal Hipparkhosz ragaszkodása ahhoz, hogy egy geometriai elméletnek, ha igaz, akkor a részletekben is működnie kell, jelentős lépést jelentett a görög csillagászatban.
Hipparkhosz másik hozzájárulása a precesszió felfedezése volt, vagyis a csillagok lassú, kelet felé irányuló mozgása az állatöv körül, amelyet a Föld forgástengelyének 25 772 év alatt bekövetkező ingadozása okoz. Hipparkhosz e témával kapcsolatos írásai nem maradtak fenn, de elképzelései rekonstruálhatók a Ptolemaiosz által adott összefoglalókból. Hipparkhosz több, a fogyatkozó Holdhoz viszonyított állócsillag megfigyeléseit használta fel, amelyeket néhány elődje végzett. Ezeket összehasonlítva a saját maga által végzett fogyatkozási megfigyelésekkel, arra a következtetésre jutott, hogy az állócsillagok 100 év alatt legalább 1°-kal kelet felé mozognak. A babilóniaiak elméleteikben felülvizsgálták a napéjegyenlőségek és napfordulók helyét. A babiloni elmélet egyik változata szerint például a tavaszi napéjegyenlőség a Kos 10. fokán, egy másik változat szerint a 8. fokán következik be. Egyes történészek szerint ez azt tükrözi, hogy a babiloniak tisztában voltak a precesszióval, amire Hipparkhosz is támaszkodhatott. Más történészek azzal érveltek, hogy a bizonyítékok nem egyértelműek, és hogy ezek az eltérő napéjegyenlőségi normák nem jelentenek mást, mint alternatív konvenciókat.