นักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดในสมัยโบราณก่อนคริสต์กาลก็คือ ฮิปปาร์คัส เขามีชีวิตอยู่ระหว่างปีใดไม่ปรากฏชัด แต่ที่ทราบก็คือ เขาได้ดำเนินงานทางด้านดาราศาสตร์ของเขาที่เมืองโรดส์ (Rhodes) ในระหว่าง 160-127 ปีก่อนค.ศ. ฮิปปาร์คัสได้สังเกตพบปรากฏการณ์บางอย่าง และได้ตรวจวัดเรื่องต่างๆ ที่ยากแก่การกระทำได้ด้วยตาเปล่าไว้มากมายหลายเรื่อง ดังนี้

1. แคตตาล็อกดาว ฮิปปาร์คัสเขาได้ตั้งหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ขึ้นที่เกาะโรดส์ และสร้างเครื่องมือหลายอย่างขึ้นเพื่อใช้ในการวัดตำแหน่งและทิศทางของเทหวัตถุบนท้องฟ้า และวัดได้อย่างถูกต้องแม่นยำ เขาได้รวบรวมเรื่องราวของดาวไว้เป็นแคตตาล็อกถึง 850 รายการ โดยบอกตำแหน่งของดาวแต่ละดวงบน
ท้องฟ้าไว้ด้วยระบบโคออร์ดิเนตคล้ายๆ กับละติจูด ทั้งยังได้แบ่งดาวเป็นพวกๆ ตามขนาดของความสว่างเป็น 6 พวก พร้อมกับบอกขนาดความสว่างของดาวแต่ละดวงไว้ด้วย เมื่อตัวเขาได้สังเกตดูดาวด้วยตนเอง แล้วเปรียบเทียบข้อมูลของเขากับรายละเอียดที่มีผู้สังเกตบันทึกไว้แต่ก่อนๆ แล้วเขาก็ได้ค้นพบเหตุการณ์สำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง คือ ตำแหน่งของขั้วฟ้าเหนือในท้องฟ้าได้เปลี่ยนที่ไปในระยะเวลาศตวรรษครึ่งที่ผ่านมา เขาจึงสรุปข้อสังเกตนี้ได้อย่างถูกต้องว่า แนวแกนที่ท้องฟ้าหมุนอยู่รอบๆ นี้ค่อยๆ เปลี่ยนทิศทางไปตลอดเวลา คำอธิบายที่แท้จริงของเรื่องนี้ก็คือทิศทางของแกนหมุนของโลกเปลี่ยนไปช้าๆ เนื่องจากความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ คล้ายกับแกนหมุนของลูกข่างแกว่งไกวไปมาเป็นรูปกรวย เนื่องจากความโน้มถ่วงของโลกพยายามดึงดูดให้ลูกข่างล้มลงนั่นเอง การแปรปรวนของแกนหมุนของโลกอย่างนี้เรียกว่า การแกว่งส่าย หรือ precession ซึ่งใช้เวลาประมาณ 26,000 ปี จึงจะแกว่งส่ายไปได้ครบรอบหนึ่ง