Bulan
Dalam deskripsi alam semesta karya Aristoteles (384-322 SM), Bulan menandai batas antara unsur yang bisa berubah (bumi, air, udara, dan api) dengan bintang-bintang abadi aether, pemikiran filsafat berpengaruh yang mendominasi sains selama berabad-abad kemudian. Pada abad ke-2 SM, Seleucus dari Seleucia mengemukakan teori bahwa pasang surut terjadi karena daya tarik Bulan, dan ketinggian air pasang ditentukan oleh posisi relatif Bulan terhadap Matahari. Pada abad yang sama, Aristarchus menghitung ukuran dan jarak Bulan dari Bumi, dengan jarak sekitar dua puluh kali radius Bumi. Teori ini kemudian dikembangkan oleh Ptolemy (90–168 M): ia berpendapat bahwa jarak rata-rata Bulan dari Bumi adalah 59 kali radius Bumi dan diameter 0,292 dari diameter Bumi. Angka ini hampir mendekati jarak dan diameter yang sebenarnya, yakni sekitar 60 untuk jarak dan 0,273 untuk diameter. Archimedes (287–212 SM) merancang sebuah planetarium yang bisa menghitung laju pergerakan Bulan dan objek lainnya di Tata Surya.
Bumi
Bulan berputar dengan Bumi mengelilingi barisentrum setiap 27,32 hari. Saat dipadukan dengan sistem revolusi Bumi-Bulan mengelilingi Matahari, periode Bulan sinodik dari bulan baru ke bulan baru adalah 29,53 hari. Jika dilihat dari kutub utara langit, gerakan Bumi, Bulan, dan rotasi sumbu mereka berlawanan dengan jarum jam. Sedangkan jika dilihat dari sudut pandang di atas kutub utara, baik Matahari dan Bumi, Bumi berputar dengan arah berlawanan mengelilingi Matahari. Bidang orbit dan sumbu Bumi tidak teratur; sumbu Bumi miring sekitar 23,4 derajat dari serenjang bidang orbit Bumi-Matahari (ekliptika), dan bidang orbit Bumi-Bulan miring sekitar ±5,1 derajat dari bidang orbit Bumi-Matahari. Tanpa kemiringan ini, akan muncul gerhana setiap dua minggu, bergantian antara gerhana bulan dan gerhana matahari.