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为了估算地球到太阳之间的距离，萨摩斯的阿利斯塔克在一个上弦月夜观察月亮，此时地球—月球—太阳之间的角度应为直角。在测量太阳—地球—月球之间的角度时，阿利斯塔克发现了这个几乎是直角的夹角。这便让他推算出地球到太阳之间的距离，大约比地球到月球的距离大19倍。可惜他的这个计算结果仍有很大的误差，因为他所测量的太阳—地球—月球之间的角度并不精确。实际上，地球到太阳之间的距离是地球到月球距离的20倍。
尽管他的计算结果有误，阿利斯塔克仍然据此建立起首个日心说体系。太阳的视直径几乎和月球相同，他以此推断，太阳的实际直径应为月球直径的18倍（实际上是400倍）。阿利斯塔克根据这个结果对地心说提出了质疑。他推断小星体应该围绕大星体旋转，于是他把太阳置于世界的中心位置，提出了地球自转并围绕太阳旋转这两种相互结合的运动形式。根据这个假设，人们可以在一年的不同季节以不同角度观察到星辰的现象就合乎逻辑了。阿利斯塔克断定这种角度的差异（即视差）确实存在，但是由于我们距离星星太远，所以对此难以观察得到。他是对的！今天也正是利用这种视差，来计算星辰之间的距离的……
于是，直到17世纪出现重大科学进步之后，地球到太阳的距离，才成为天文学单位。伽利略首先提出应用行星凌日的办法来计算到太阳的距离。这种办法基于观察金星凌日的过程，但观察比较困难，因为凌日现象比较罕见，而且金星和地球轨道并不在同一平面。直到18世纪，法国天文学家拉朗德根据英国天文学家埃德蒙·哈雷建议，应用这种方法计算出这一天文单位为153000000公里，与1个天文单位的数值149597870.7公里相当接近！