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公元前三世纪，第一次测算太阳和月球对地球距离的比例，太阳、月球和地球大小之比，又提出太阳是宇宙中心和地球绕太阳运转的主张(古希腊 亚里斯塔克)。

公元前二世纪，西汉《史记》中《天官书》一篇是最早详细记载天象的著作(中国 司马迁等)。

公元前二世纪，编制了第一个太阳与月亮的运行表和西方第一个星表；发现岁差，划分恒星的亮度为六个星等(古希腊 希帕克)。

公元前二世纪，中国汉朝采用农事二十四节气。

公元前104年，汉朝编造了《太初历》，载有节气、朔望、月食及五星的精确会合周期。这是中国历法的第一次大改革，但精度较差(中国 落下闳、邓平等)。

公元前134年，中国汉朝《汉书·天文志》有新星的第一次详细记载。

公元前一世纪，西汉发明浑仪，用以测量天体的赤道坐标 (中国 落下闳)。

一世纪东汉时期，创制黄道铜仪，并发现月球运行有快慢，测定了近点月(中国 贾逵)。

一至二世纪东汉时期，创制成水运浑天仪(即浑象仪或天球仪)，测出太阳和月球的角直径都是半度，黄赤交角为24度。提出月光是日光反照的看法。在《浑天仪图注》和《灵宪》等书中，总结了当时的“浑天说”(中国 张衡)。

二世纪，《伟大论》中用本轮和均轮的复杂系统，详细阐述“地球中心说”(古希腊 托勒密)。