Johannes Kepler (1571-1630) publicerade sitt verk "Astronomia Nova" år 1609, där han presenterade sina två första lagar om planetrörelser. Keplers första lag beskriver att planeternas banor runt solen är elliptiska snarare än cirkulära, med solen i en av ellipsens brännpunkter. Detta ledde till att han introducerade begreppen perihelium och aphelium, som refererar till de punkter i en planets bana då den är närmast respektive längst bort från solen.
Keplers andra lag, eller arealagen, fastslår att en planet sveper över samma yta under samma tidsintervall under sin bana runt solen. Det innebär att en planet rör sig snabbare när den är närmare solen (vid perihelium) och långsammare när den är längre bort (vid aphelium). Keplers lagar förändrade synen på solsystemet och lade grunden för Isaac Newtons teorier om gravitation och rörelse.Den franske matematikern Pierre Simon Laplace, publiserade i sitt verk "Traité de Mécanique Céleste" (1799-1825), en matematisk modell för att förklara atmosfärisk brytning och dess effekter på gryning och skymning. I modellen förklarade Laplace ljusets väg genom jordens atmosfär och hur den påverkas av densitetsskillnader och temperaturvariationer, vilket resulterar i brytning. Denna brytning förklarar varför gryning och skymning varar längre än förväntat baserat på en enkel geometrisk modell av jorden och solen.
Laplaces arbete inom detta område lade grunden för senare forskning kring atmosfärisk brytning och dess effekter på synligheten av himlakroppar vid gryning och skymning.