把宇宙作為一個整體，探討我們所居住的大地在其中所處的位置，即天和地的關係，叫作宇宙結構理論。在中國古代，天體學說有所謂論天六家：蓋天說、渾天說、宣夜說、昕天說、穹天說、安天說。其中主要有三家：蓋天說、渾天說、宣夜說。「昕天說」基本上屬於「蓋天說」體系，「穹天說」是「蓋天說」的翻版，「安天說」則是「宣夜說」的發展。
蓋天說
「蓋天說」出現於殷末周初，其主要觀點為天在上，地在下，天為一個半球形的大罩子。南北朝時期鮮卑族歌手斛律金的《敕勒歌》中有「天似穹廬，籠蓋四野」兩句詞，這是對「蓋天說」的形象化說明。「蓋天說」一共有兩種：
第一種「蓋天說」即「天圓地方說」。《晉書·天文志》中說：「周髀家云：『天員（圓）如張蓋，地方如棋局。』」關於方形的大地，戰國時代陰陽家齊人鄒衍解釋說，上有九個州，中國是其中之一，叫作赤縣神州，每個州四周環繞著一個稗海。九州之外，還有一個大瀛海包圍著，一直與下垂的天的四周相連接。穹廬般的天穹有一個「極」（這個極實際上是地球自轉軸正對這一點），天就像車轱轆一樣繞著這個「極」旋轉不息。「天圓地方說」的最大破綻，就是半球形的天穹和方形大地之間不能吻合。這迫使人們將其修改為：天並不與地相接，而是像一把大傘一樣，高懸在大地上空，有繩子縛住它的樞紐，周圍有八根柱子支撐著。天空有如一座頂部為圓拱的涼亭。《列子·湯問》篇中所說的共工觸倒的那個不周山，就是八根擎天柱之一，所以女媧便出來煉石補天。「天圓地方說」提出的宇宙模型，只是憑感性的觀察，又摻入了許多假想規定，但在我國歷史上卻有廣泛影響，因為它符合儒家關於「天尊地卑」的說教，在封建王朝的天地理論體系中佔據正統地位。如北京的天壇，是圓形的；地壇，是方形的。這是「天圓地方」的象徵性模型。
第二種「蓋天說」將方形大地改為了拱表大地，即《晉書·天文志》中所說的「天象蓋笠，地法覆盤」。第二種「蓋天說」已經有了拱形大地的設想，為以後球形大地的認識奠定了基礎。但它仍然不能解釋天體的運行，如太陽的東昇西落和月亮的盈虧等問題。
渾天說
「渾天說」主張大地是個球形，外裹著一個球形的天穹，地球浮於天表內的水上。漢代天文學家張衡在其《渾天儀圖注》中說：「渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居於天內，天大而地小。天表裡有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮……天轉如車轂之運也，周旋無端。其形渾渾，故曰渾天。」「渾天說」始於戰國時期，戰國人慎到、惠施都提出過關於球形大地的設想。關於球形大地如何懸在空中，最早的「渾天說」認為天球裡盛滿水，地球浮在水面。半邊天在地上，半邊天在地下。日月星辰附在天殼上，隨天週日旋轉。後來一些渾天論者紛紛反對地球浮於水面的說法。明代章潢的《圖書編·天地總論》中說：「《隋書》謂日入水中，妄也。水由地中行，不離乎地，地之四表皆天，安得有水？謂水浮天載地，尤妄也。」
隨著「元氣體論」的發展，「渾天說」改為地球浮於氣中，與氣天相似。宋代張載的《正蒙·參兩篇》中說「地在氣中」。「渾天說」比起「蓋天說」來，無疑要進步得多。「渾天說」與球面天文學的基本出發點完全一致，對於觀測天文學來說，也能充分滿足要求。但是，作為宇宙結構理論來說，「渾天說」則是不符合事實的。天球的概念完全是個臆想的概念。
宣夜說
「宣夜說」認為「天」並沒有一個固定的天穹，而只不過是無邊無涯的氣體，日月星辰就在氣體中飄浮游動。關於「宣夜說」的得名，是因為觀測到星星常常鬧到夜半不睡覺。如清代鄒伯奇說：「宣勞午夜，斯為談天家之宣夜乎？」但「宣夜說」的歷史淵源，可上溯到戰國時代的莊子。《莊子·逍遙游》即有：「天之蒼蒼，其正色邪？其遠而無所有至極邪？」用提問的方式表達了自己對宇宙無限的猜測。「宣夜說」自然觀的基礎是「元氣」學說。戰國時代的宋尹學派，把宇宙萬事萬物的本源歸結為「氣」，這「氣」可以上為日月星辰，下為山川草木。在這方面，「宣夜說」有重大發展。三國時代的「宣夜說」學者楊泉在其《物理論》中說：「夫天，元氣也，皓然而已，無他物焉。」他還進一步論證說：「夫地有形而天無全。譬如灰焉，煙在上，灰在下也。」
「宣夜說」的進一步發展，還牽涉到天體的物理性質問題。據《列子·天瑞》篇記載，有位杞國人聽說日月星辰是在天空飄浮的，便「憂天地崩墜，身無所寄，廢寢食者」。這便是成語「杞人憂天」的由來。為此，勸杞人的人，提出了不但天空充滿氣體，連日月星辰也是氣體，只不過是發光的氣體。後來的「宣夜說」學者又進而提出地球會壞，天地也會壞，但是用不著擔憂。
就宇宙結構理論來說，「宣夜說」確實達到了較高水平，它提出了一個樸素的無限宇宙觀。但是，從觀測天文學的角度來看，「宣夜說」卻不如「渾天說」的價值大。「渾天說」能夠近似地說明太陽和月亮的運行，「宣夜說」只能指出它們運行的不同，卻沒有探討其運行的規律性。古人修訂曆法時，「渾天說」有很重要的實用意義，「宣夜說」卻僅僅具有理論意義。但在人類認識宇宙的歷史上，「宣夜說」無疑也有其重要意義。
（馬一玲）