Римские кормчие знали много полезных примет, позволяющих предугадывать погоду: цвет луны и ее форма, восход и закат солнца, величина и форма облаков, характер волнения на море, температура и влажность воздуха, поведение птиц и морских животных - все это читалось ими, как раскрытая книга природы. Ночью на помощь приходили звезды и маяки. Философ Пифагор установил, что Геспер и Фосфор - одна и та же звезда (Венера), и она становится одним из важнейших навигационных светил. Широчайшую картину ориентирования по ночному небу дают античные авторы - Овидий, Лукан и другие.
Помимо обычной «розы ветров» у греков и римлян существовала целая метеорологическая система, известная прежде всего кормчим: благоприятные и неблагоприятные для плавания сезоны, условия и ветры. Пассатные северные ветры Средиземноморья, дувшие в течение сорока дней после восхода Сириуса с Адриатики, назывались «этесиями». Местные ветры часто различались по географическому направлению их движения: родосский кавний, геллеспонтий, скироний, киркий, галлик, адрий (дувшие соответственно с карийского хребта Кавна, с Геллеспонта, со Скироновых скал, от мыса Кирки, из Галлии, с Адриатики). Ветер, с которым весной возвращались птицы, назывался «птичьим». Свои названия имели ветры, дувшие с суши, с гор или долин, дувшие в море. Различались особыми названиями неблагоприятные встречные, благоприятные попутные, несущие дождь или грозу либо разгоняющие тучи. Были условия «аплойа», когда выход в море не рекомендовался, и были «прекрасные», сулившие безопасное плавание, был период северных бурь и были периоды восхода Арктура, Плеяд и Гиад, знаменовавшие приближение периода дождей. Было «время урожая и жатвы», «время сбора плодов», «поздняя осень» и множество других, основанных на наблюдениях природы и сельскохозяйственном календаре. Мореходство греков чаще всего ограничивалось бассейном Эгейского моря, но по сравнению с героической эпохой, когда плавательный сезон продолжался с апреля по октябрь, стало более упорядоченным благодаря системе навигационных знаний. Со времен Гесиода навигация обычно открывалась в конце лета, через пятьдесят дней после солнцеворота и продолжалась до зимних южных ветров, приносивших ливни и нагонявших высокую волну. С декабрьским ветром возвращались те, кто вышел в море с июля по сентябрь: в эти три месяца ветер позволял плыть только на юг.
Те, кто еще неважно ориентируется в море, могут почерпнуть кое-что в книге Фалеса «Судоводная астрономия», приписывавшейся также Фоку Самосскому - земляку Пифагора; в «Плавании вокруг Океана» Демокрита; в «Объезде Земли» Эвдокса; в «Признаках бури» и «Метеорологике» Аристотеля; «К потерпевшим кораблекрушение» Аристиппа; «О небесных явлениях» Посидония; в многочисленных комментариях к Гомеру - например, «Об Одиссее» философа Антисфена или «Об Одиссее» и «Об Илиаде» Деметрия Фалерского; в комментариях к легенде Платона об Атлантиде, переложенной в стихи Зотиком.
Как и раньше, огромен был вклад александрийских ученых. Механик Герон изобрел паровую машину и построил первый в мире «театр автоматов», а в книге «Пневматика» подробно описал устройство паровой турбины. Возможно, ему обязаны и моряки некоторыми видами насосов.
В июле 134 года до н. э., когда в «голове Скорпиона», по классификации Эвдокса, неожиданно засияла новая неизвестная звезда, Гиппарх приступил к изучению этого феномена и в 127 году до н. э. обобщил достижения предшественников в новом каталоге, где описал тысячу двадцать две звезды, сгруппировал их в сорок восемь созвездий и составил таблицы их положения на небе. В это же время он вычислил продолжительность солнечного года, его соотношение с лунными месяцами и составил таблицы солнечных затмений и самых длинных дней для разных широт.
Три столетия спустя грек из Пелусия Клавдий Птолемей, тезка египетских фараонов, составил таблицы положения планет, а среди звезд выделил в особый класс двойные - например, звезду между Спикой из созвездия Девы и созвездием Ворона (сейчас она известна под номером 63, но древние называли ее по имени - Диплос, «Двойная»).
Вергилий и Овидий связали астрономию с земными делами, и любой римлянин знал, что восход «собачьей звезды» Сириуса в созвездии Большого Пса знаменует наступление праздничных нерабочих дней - каникул (пес по-латински - «канис», а уменьшительное женского рода от него - «каникула»), что появление солнца в созвездии Тельца означает начало весны и выгон стад, что утренний восход Плеяд совпадает с началом года, а вечерний - с началом зимы. И лишь на крайний случай, больше по традиции, кормчие дальних рейсов брали в море птиц: они указывали заблудившемуся путь к суше.