Рациональное формирование геоцентрической модели мира связано с началом регулярных астрономических наблюдений за небесными светилами в древних центрах мировой цивилизации - Месопотамии, Египте, Индии и Китае. Эти наблюдения относят к началу 3-го тысячелетия до н.э. [11]. В Китае уже в 2296 г. до н.э. была сделана первая запись в каталоге, регистрирующем наблюдения за кометами, а в 2137 г. до н.э. китайские астрономы высчитали периоды затмения Солнца и Луны [12]. Есть достоверные указания на то, что астрономические исследования в древнем Китае были начаты раньше, чем в других странах, но их результаты из-за самоизоляции Китая не стали в свое время достоянием других народов, включая индусов, вавилонян, египтян и древних греков [13].
Древнегреческий историк, внучатый племянник Аристотеля Каллисфен (ок.370-327 до н.э.), сопровождавший в качестве историографа Александра Македонского в его завоевательном походе на Восток (судьба Каллисфена трагична, так как Александр казнил его за нелицеприятные откровения и нежелание упасть ниц перед ним, царем), собрал сведения об астрономических наблюдениях в Месопотамии, восходящих к 2300 г. до н.э. (жрецы сообщили, в частности, что за предыдущие 1900 лет наблюдений в Вавилонии произошло 832 лунных и 373 солнечных затмений). Эти, а, возможно, и другие, более древние сведения, хранились в потаенных жреческих архивах при вавилонских храмах (эти же храмы служили одновременно площадками для астрономических наблюдений), и лишь под давлением царя-завоевателя секретные записи были частично раскрыты перед его спутниками [8,14,15]. В начале 2 тыс. до н.э. древневавилонские жрецы-астрономы разработали теорию движения Солнца, Луны и планет, основанную на понятии восьми вращающихся сфер. Первой сферой они считали сферу Луны, в центре которой находится неподвижная Земля, а последней, восьмой сферой - сферу неподвижных звезд, объемлющую все нижерасположенные сферы Луны, Солнца и пяти видимых планет и находящуюся в непрерывном суточном вращении. В 8 в. до н.э. в Вавилонии была создана регулярная государственная астрономическая наблюдательная служба, получившая значительное развитие в Ново-Вавилонском, или Халдейском, царстве (626-538 до н.э.) и просуществовавшая до середины 3 в. до н.э. [12,15].
Впечатление о небе, как об ограниченной сфере, или, по крайней мере, полусфере, явилось следствием естественной иллюзии, возникающей у людей оттого, что их зрение не способно различать, какие из удаленных небесных тел ближе к ним, а какие дальше. Поэтому человеческий мозг бессознательно относит все светила на одинаковое расстояние от себя, порождая представление об их размещении на поверхности какой-то далекой сферы, в центре которой находится сам наблюдатель. Поэтому можно утверждать, что представления о сферичности, или шарообразности, неба, ограничивающего земной мир, носят естественный и древнейший характер. Вопрос о том, находится ли Земля в центре мира, для вавилонских и других астрономов всегда упирался в наблюдения сферы неподвижных звезд, которая “вела себя” так, словно ее центр совпадал с центром Земли. Эта сфера вращалась как единое целое вокруг оси мира, проходящей через центр Земли, и при этом звезды на сфере всегда сохраняли неизменным свое взаимное расположение, размеры и яркость. Астрономы думали, что если бы неподвижная Земля не располагалась бы в центре сферы звезд, а находилась бы вне этого центра или перемещалась относительно него, то созвездия в процессе суточного вращения звездной сферы то приближались бы к Земле, а то удалялись бы от нее, изменяя тем самым свои размеры и яркость, что не наблюдалось. Великое заблуждение древних астрономов в этом вопросе заключалось в том, что, будучи “рабами” земных расстояний, они не могли даже помыслить о том, насколько далеки от нас звезды и насколько ничтожны относительно этих расстояний любые перемещения не только Земли, Солнца и планет, но и самих звезд (собственные движения звезд были обнаружены только в начале 18-го века, а впервые мысль о громадности расстояний до звезд высказал в 3 в. до н.э. древнегреческий астроном Аристарх Самосский).
Уже в первых своих рациональных вариантах геоцентрическая модель использовалась древними астрономами для объяснения наблюдаемых небесных явлений (прежде всего, солнечных и лунных затмений), расчетов длительности суточных, месячных, сезонных, годовых и других более длительных природных циклов при создании лунных, лунно-солнечных и солнечных календарей, а также как вспомогательное средство астральной религии, рассматривавшей движения небесных тел как “жизнь богов” (бога солнца, бога луны и т.п.). Древневавилонские астрономы (среди них история сохранила, правда без подробностей, имена величайших астрономов древнего мира Набурианна и Кидинна) сделали крупнейшие, фундаментальные открытия в астрономии, внесшие неоценимый вклад в ее развитие и создание первых моделей Вселенной. В результате тысячелетних наблюдений они открыли: путь Солнца по эклиптике среди зодиакальных созвездий (были зафиксированы даты нахождения Солнца в любой точке эклиптики); дали названия самим созвездиям Зодиака и вычислили наклон эклиптики к небесному экватору; определили угловые размеры Солнца и полной Луны (~0,50, или 720 часть круговой орбиты, причем вавилоняне обнаружили изменения величины диска Луны, связанные с аномалистическим месяцем - периодом между двумя последовательными прохождениями Луны через перигей, ближайшую к Земле точку лунной орбиты, и объяснявшие, почему иногда солнечные затмения бывают не полными, а кольцевыми); периоды обращений Солнца, Луны и планет относительно звезд (сидерические периоды) и Луны относительно Солнца (синодический месяц; вавилоняне достаточно точно знали длительности всех четырех лунных месяцев: сидерического, синодического, аномалистического и драконического - периода между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же лунный узел, или точку пересечения орбиты Луны с эклиптикой); отклонения Луны и планет от эклиптики по широте (наклон их орбит к плоскости эклиптики); последовательности планетных и лунных явлений (в том числе, “нашли” сарос - расчетный период повторяемости одной и той же последовательности солнечных и лунных затмений); закономерности в изменении продолжительности дня и ночи (в зависимости от нахождения Солнца между точками весеннего и осеннего равноденствия, в которых день равен ночи, или летнего и зимнего солнцестояния, в которых соответственно день и ночь максимальны по длительности). Они установили, что Солнце, Луна и планеты движутся среди звезд неравномерно (для Солнца, в частности, это следовало из неодинакового числа дней для различных времен года, а также прохождения участка между точками весеннего и осеннего равноденствия за 178 суток, а противоположного участка эклиптики - за 365-178=187 суток) [15].
Все эти открытия необходимым образом предполагали использование представлений о сферичности пространства, окружающего Землю, включая движения Солнца, Луны и планет по отдельным орбитам-сферам вокруг Земли. Вопрос о сферичности самой Земли также занимал умы вавилонских астрономов (в отличие от вавилонской науки, вавилонская мифология представляла Землю в виде округлой, ступенчатой горы, погруженной в океан и накрытой сверху твердым небесным сводом, похожим на полукруглую, опрокинутую вверх дном чашку) и, более того, они считали, что человек, шагающий без остановки со скоростью 30 стадий в час (~5км/ч) может обойти шарообразную Землю за год, т.е., по их мнению, периметр Земли равен ~ 365·24·5=43800 км [15].
Древние греки плодотворно заимствовали знания вавилонских и египетских жрецов (египетские и вавилонские жрецы-астрономы регулярно обменивались знаниями друг с другом) в области природных явлений, геометрии и астрономии, сделали их публичными (доступ к жреческим знаниям, копившимся в храмах в течение тысяч лет, был закрыт для посторонних, и эти знания лишь изредка открывались миру под давлением силы завоевателя или исходя из доверия к разуму заинтересованных ученых-чужестранцев), постепенно освободили их от пут мифологии и религии, дополнили и развили собственными представлениями и исследованиями. Многие из древнегреческих мудрецов и философов, включая Солона, Фалеса, Пифагора, Платона, Демокрита, Евдокса, Архимеда и других, посещали Египет и/или Вавилон, где обстоятельно изучали достижения египтян и халдеев [7].