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古希腊人最先把对宇宙的认识上升到对宇宙结构的解析上。人类历史上第一次基于实际观测而非宗教或神话角度对宇宙进行解析开始了。
古希腊哲学家阿那克西曼德（约前610—546）是第一位解释宇宙结构的人。尽管阿那克西曼德是一位玄学家而非科学家，但是他的观点是基于实际观测的结果而非神话故事。自此，人类开始力图建立一个统一的宇宙模型去解释天体的复杂运动。
阿那克西曼德在解释宇宙的时候采取了三个非常重要的步骤，为在他之后的所有观点奠定了基础：天体（恒星、行星、月亮）沿整圆旋转，时而从地球下方穿过，时而又从上方穿出；地球在太空中无支撑地飘浮着；天体占据了环绕地球的球面，但它们并不都位于同一个球面上——它们在以地球为中心的多个同心球面上。阿那克西曼德认为地球是一个厚盘形，它的直径是厚度的3 倍，而我们则生活在盘子的上表面。他解释地球之所以没有从太空中坠落是由于其处于宇宙的中心，受到各个方向的压力相等，使其能够保持平衡。
泰勒斯是公元前7世纪古希腊著名的自然科学家和哲学家，是“希腊七贤”之一。他的门生阿那克西曼德绘制了世界上第一张全球地图。
泰勒斯认为，天空是一个完整的球体，而不是悬在大地上方的半球拱形：天空围绕着北极星运转，而地球则是一个自由浮动的圆柱体，人类处于圆柱体的平坦的一端，而人类的世界只是无数世界中的一个；在大地的周围环绕着空气天、恒星天、月亮天、行星天和太阳天等。
以发现勾股定理而闻名于世的古希腊数学家毕达哥拉斯提出了地球是球形的理论。他认为，地球是球形自转的天体，太阳、月亮、行星等天体的运动都是均匀的圆周运动。
对于古代人来说，日月星辰的运转、宇宙的变化直接关系到他们的生产和生活。古希腊哲学家们对宇宙的认知以及他们的天文学思想，对后世影响深远。人类探索宇宙也从玄学或神话故事向实际观测出发。
在阿那克西曼德的模型中，恒星所在的轨道面
对泰勒斯来说，水是世界初始的基本元素，地球就漂在水上，海水在世界的尽头落入地狱之中。
毕达哥拉斯认为地球围绕中央火转动，对地星与之平衡。10个天体到中央火的距离，与音节的音程具有同比关系，保证星球的和谐，奏出天体的音乐。