В V–IV вв. до н. э. античная география добилась удивительных успехов. Величайшими ее достижениями были учение о шарообразности Земли и теория единства Мирового океана. Идею о сферичности нашей планеты первым выдвинул философ Парменид из г. Элеи (V в. до н. э.), однако это был чисто умозрительный вывод.
Астроному, философу и географу Эвдоксу Книдскому (IV в. до н. э.), как считает А. Б. Дитмар, принадлежит, вероятно, первая попытка научного доказательства шаровидности Земли. Возможно, Эвдокс ввел в научный обиход термин «горизонт» и первый стал определять географическую широту местности.
Ему же, согласно мнению ряда историко-географов, мы, видимо, обязаны первым, правда сильно завышенным, определением длины окружности нашей планеты — 400 тыс. стадиев, т. е. 63–70 тыс. км в зависимости от того, какую длину стадия принять (157,5 или 176 м). Аргументы Эвдокса — круглая земная тень на Луне при ее затмении, расширение кругозора при подъеме на гору, изменение звездной панорамы относительно горизонта при движении наблюдателя к югу или северу — использовал Аристотель из Стагиры (IV в. до н. э.) для обоснования вывода о том, что Земля — шар.
Пользуясь «до крайности грубым инструментарием», александрийский ученый Эратосфен на рубеже III–II вв. до н. э. выполнил первые и притом довольно точные определения радиуса (6311 км) и длины большого круга земного шара (252 тыс. стадиев — около 39 690 км) — по последним измерениям 6378 и 40 076 км соответственно. 1° меридиана он приравнял к 700 стадиям, возможно использовав данные Пифея, который установил, что длина 1° меридиана составляет 105–112 км. На рубеже II–I вв. до н. э. измерение окружности Земли дважды — с разными результатами — производил географ, историк и путешественник сириец Посидоний. По второму измерению, которому он сам больше доверял, длина земной окружности равна 180 тыс. стадиев. В истории великих открытий XV–XVI вв. это сильно преуменьшенное измерение сыграло известную положительную роль. (по А. Б. Дитмару)
Мысль о единстве беспредельного Мирового океана первым высказал Аристотель. Однако теория единого океана сложилась позже — по крайней мере за два века до нашей эры. Так, Эратосфен учил: «…если бы обширность Атлантического моря не препятствовала нам, то можно было бы переплыть из Иберии [Испании] в Индию по одному и тому же параллельному кругу» (Страбон, I, 4, § 6). Эта теория четко изложена Посидонием: «…ясно, что населяемая Земля огибается кругом океаном. Его не окружает никакая полоса суши, он разлит на беспредельном пространстве» (Страбон, II, 3, § 5). Такого же взгляда придерживается сам Страбон (I, 1, § 8).
После него теорию единства Мирового океана поддерживал в середине I в. н. э. Помпоний Мела, считавший, что Западный и Восточный океаны соединяются на севере океанами Британским и Скифским, на юге — морями Эфиопским, Красным и Индийским. Они отделяют известную часть суши — Европу, Азию и Африку — от гипотетической, обитаемой аптихтопами («противоживущими») суши, также окруженной со всех сторон водами. Однако примерно через сто лет «География» Птолемея не знает ни океана к северу и востоку от Азии, ни океана к югу от «Эфиопии». На карте мира Птолемея Азия поэтому распространяется далеко к северу и северо-востоку, а Африка — к югу, и оба материка ограничены только рамками карты. На крайнем же юго-востоке Азия соединяется гипотетической сушей («Неведомой землей») с Восточной Африкой и Индийский океан превращается в замкнутое гигантское озеро. В середине века — до эпохи Возрождения включительно — Птолемей был высшим географическим авторитетом для большинства европейских ученых. Если бы от них зависел ход географических открытий, они наложили бы вето на любую экспедицию, направленную на поиски морского пути между западными и восточными окраинами известной европейцам суши. Но, к счастью, политические деятели эпохи великих открытий, которые финансировали нелепые с «научной» точки зрения морские экспедиции, ставившие перед собой «невыполнимые» задачи, мало считались с научными авторитетами, если предприятие, хотя бы рискованное, сулило им большие выгоды. Арабские мореходы в XIV–XV вв., а за ними португальские моряки в конце XV— начале XVI в. дважды на практике опровергли «континентальную теорию» Птолемея, обогнув сначала Южную Африку, затем Юго-Восточную Азию, проложив сквозной путь из Атлантического в Индийский и Тихий океаны. Блестящее доказательство единства Мирового океана дала Первая кругосветная экспедиция Ф. Магеллана.