柏拉图的学生,克尼道斯的欧多克斯(Eudoxus of Cnidos)约前409一前355)第一个致力于建立一个宇宙的几何模型。他违背了柏拉图不作观测的规定,通过天文观测为他的几何模型提供实际根据。他吸收了巴比伦人把天上复杂的周期运动分解为若干个简单周期运动的思想,共用二十七个以地球为中心的同心球壳解释了附着于球壳上的天体的视运动。最外面的一个球层(遥远的恒星天球)描述了天界的周日运动。行星的视运动很不规则,所以每个行星需用四个相互关联的同心球壳的联合旋转来作出说明。太阳和月亮的运动各用三个球壳说明.较里面的球壳的旋转轴安装在较外面的球壳上,所以必然参与外面球壳的运动。
同心球层体系一开始就招致了某些困难,因为它要求天体永远和地球保持同一距离。但行星亮度的变化以及日食有时是全食、有时是环食的现象说明,行星,太阳,月亮离地球的距离是不断变动的。为了摆脱这一困难,柏加的阿波罗尼阿斯(Apollonius of Perga,约前247--约前205)提出了另一种几何模型,他的模型中只有天体的轨道,而无实体的同心球,这是一个很大的进步。为了解释太阳和月亮与地球间的距离的变化,他设计了偏心轮--地球在天体圆轨道中心的一旁,为了解释行星的逆行现象,他提出了"本轮-均轮"结构--行星沿本轮怍圆周运动,本轮的中心又在另一均轮圆周上以地球为中心运行。
在公元前4世纪,古希腊的数学家尤得塞斯(Eudoxus of Cnidus)已想到一个以地球为中心,各个星体以多层同心球的方式环绕地球的宇宙体系了。镶嵌了所有恒星的恒星同心球在最外层,以北天极为中心,用大约一天时间从东边往西边转动(日周运动)。而属于太阳的太阳同心球则以跟恒星同心球相反的方向(从西边往东边),用大约一年时间转动(年周运动)。因为太阳同心球的自转轴与恒星同心球的自转轴并不重叠,所以在一年的时间内,太阳升到中天的高度不同,也由此解释了四季的来源。