Les Grecs anciens avaient incorporé les phénomènes célestes à leur monde. Le mouvement apparent du soleil et des ombres, la rotation diurne de la voûte céleste (appelée également sphère des fixes car matérialisée par des étoiles qui sont tellement éloignées qu'elles apparaissent comme fixes les unes par rapport aux autres), la modification de cette voûte tout le long de l'année avec, en particulier, les constellations d'hiver et celles d'été, les phases de la lune, faisaient ainsi partie intégrante de l'environnement naturel et pouvaient représenter cet apport concret et irremplaçable de permettre l'orientation, la navigation et la mesure du temps à cause de leur régularité.
La circularité et l'uniformité des mouvements étaient cependant mises en défaut par les astres dits « vagabonds », c'est-à-dire les planètes connues alors (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, auxquelles s'ajoutent alors le Soleil et la Lune) qui décrivent périodiquement des boucles de façon rétrograde. Ces figures, explicables aujourd'hui par la différence des vitesses de la Terre et des planètes dans leurs révolutions autour du Soleil, devaient cependant pouvoir être décrites à l'aide d'une combinaison de mouvements circulaires uniformes, selon les dogmes philosophiques de l'époque où l'influence de Platon est particulièrement notable, influence qui s'exercera encore pendant vingt siècles. Selon Platon le véritable astronome est celui qui recherche cette combinaison idéale et non l'observateur visant à une certaine utilité sociale (navigation, calendrier). Ainsi, entre 600 et 400 av. JC, l'astronomie est d'abord le fait de poètes et de philosophes.
À partir du IVe siècle apparaissent des systèmes complets et rationnels de description du monde. Le mathématicien Eudoxe de Cnide (408-355 av. JC) combine les rotations de plusieurs sphères liées entre elles et de même centre pour expliquer les irrégularités des planètes. Mais c'est Aristote qui élabore la première grande synthèse des sciences antiques.
L'univers d'Aristote présente une totale symétrie sphérique, symbole de la perfection. Il se compose de sphères de même centre (la Terre) et cristallines. Tour mouvement est radial ou circulaire. Tout mobile s'éloigne donc du centre (vers le haut), s'en rapproche (vers le bas), ou tourne autour. La force motrice initiale vient du premier moteur immobile, en contact avec la voûte céleste qui, dans son mouvement de rotation diurne, transmet son impulsion de sphère en sphère jusqu'à la sphère la plus basse, celle de la Lune. Le monde sidéral est incorruptible et divin.
En dessous de la Lune se trouve le domaine proprement terrestre, soumis à la génération et à la corruption, constitué de quatre couches qui, du haut vers le bas, sont le feu, l'air, l'eau et la terre. Le mouvement de tout corps est de retourner en son lieu propre : c'est pourquoi les corps solides sont naturellement attirés vers le bas, ce centre où ils sont rassemblés pour constituer la Terre. Tout mouvement de la Terre serait ainsi contraire à la nature. En outre, si elle pouvait se mouvoir, elle pourrait quitter le centre, ne plus être unique, et il se pourrait même qu'il n'y ait pas de centre... Heureusement le bon sens (trompeur, comme bien souvent) est là comme un garde-fou : on ne ressent aucun mouvement.
Dans sa rotation la sphère de la Lune transmet son mouvement aux couches inférieures qui subissent des mélanges expliquant la diversité des phénomènes terrestres, qu'ils aient trait à la météorologie ou à la vie. Le changement ne concerne que ce monde sublunaire (les comètes sont d'origine météorologique). Au-delà, les astres, constitués d'un cinquième élément, l'éther, se meuvent de façon éternelle, immuable et circulaire.
À la même époque, Aristarque de Samos, surnommé le Copernic de l'Antiquité, propose un système héliocentrique, mais qui reste lettre morte, l'édifice d'Aristote manifestant une solidité telle qu'il l'emporta sur tous les autres jusqu'au XVIIe siècle de notre ère.
À l'issue des conquêtes d'Alexandre, la rencontre des cultures grecque et babylonienne engendre un remarquable épanouissement culturel, scientifique et économique au Proche-Orient, principalement autour de la ville d'Alexandrie. L'astronomie connaît également un important essor avec deux figures prestigieuses : Hipparque et Ptolémée.
Hipparque de Nicée (IIe siècle av. JC) a calculé de façon précise la valeur de l'année « tropique » qui est l'année des saisons (elle sépare deux équinoxes de printemps) et donc également l'année économique (année civile). Il montre l'inégalité des saisons tout en inventant les premières formes de trigonométrie. Il révèle et mesure la précession des équinoxes. Il construit le premier catalogue d'étoiles et, pour expliquer les mouvements des planètes, développe la théorie de l'épicycle : la planète se déplace sur un petit cercle ( épicycle) dont le centre (déférent) se meut sur une orbite circulaire plus grande. Cela donne bien un mouvement d'ensemble circulaire auquel se superposent des boucles. L'épicycle se révéla un moyen beaucoup plus précis et simple que les sphères d'Eudoxe ou d'Aristote. Il fut utilisé (y compris par Copernic) jusqu'à ce que Képler (XVIIe siècle) montre que les trajectoires des planètes sont des ellipses.
Au cours du second siècle de notre ère apparaît à Alexandrie le grand compendium de l'astronomie grecque : les treize livres de la « syntaxe mathématique ». Ptolémée, son auteur, n'est pas seulement un transcripteur mais aussi un chercheur. Il améliore et précise les théories de ses prédécesseurs, en particulier Hipparque. Son œuvre constitue un manuel pour toute l'astronomie du moment, en total accord avec les principes sur lesquels se fonde la vision aristotélicienne de l'univers. Le travail de Ptolémée traite du Soleil, de la Lune, et de leurs éclipses. Il comporte un catalogue de 1022 étoiles qui est une extension du travail d'Hipparque. La plus importante partie, les cinq derniers livres, a trait aux planètes par le moyen d'un exposé étendu et renouvelé de la théorie épicyclique. L'œuvre de Ptolémée est une célébration de l'entreprise intellectuelle la plus achevée jamais menée jusqu'alors dans la représentation du monde. En préface, Ptolémée nous dit : « En étudiant les orbites convolutées des étoiles, mes pieds ne touchent pas la Terre et, assis à la table de Zeus, je me nourris d'ambroisie céleste ».
Ptolémée compléta son travail en étudiant la façon dont les dieux pouvaient faire connaître leurs sentences aux mortels. L'étude des mouvements célestes révélait son but ultime de prédiction : la syntaxe mathématique fut suivie des quatre livres de la « Tétrabible » où Ptolémée donne une théorie générale de l'influence des corps célestes sur les événements terrestres et humains. Les conquêtes d'Alexandre, en mettant les Grecs en contact avec l'astrologie babylonienne, aboutissaient à une perversion de leur pratique astronomique mais à la différence des règles babyloniennes, l'astrologie grecque s'adressait à l'individu et non aux rois. Cet abus toujours vivace de la crédulité humaine, que les scientifiques dénoncent plus que jamais aujourd'hui, revendique ses lettres de noblesse dans la Tétrabible de Ptolémée.
La synthèse de Ptolémée demeure néanmoins un grand monument à la gloire de la science antique. C'est le dernier. À partir du troisième siècle de notre ère, l'empire romain se délite en raison des invasions, du tarissement de l'esclavage, de l'épuisement des métaux précieux, des épidémies... L'effondrement social est accompagné par celui de la culture antique à laquelle le christianisme donne le coup de grâce. Le christianisme évince les anciennes religions, défait les systèmes philosophiques païens. L'astronomie antique se voit supplantée par l'enseignement originel de la Bible qui véhicule l'image d'une Terre plate. Une considérable régression du savoir astronomique s'opère (pour un millénaire).
Sous l'empire byzantin, les connaissances scientifiques ne progressent pas, elles sont seulement transmises. Justinien, en 529, ferme la dernière école néoplatonicienne, celle d'Athènes [car les penseurs néo-platoniciens entendaient fonder philosophiquement le polythéisme antique]. Les philosophes s'enfuient en Perse où les écrits des penseurs grecs vont se maintenir dans les écoles des chrétiens nestoriens. Ceux-ci vont les transmettre aux Arabes, qui bénéficient également d'apports indiens, la culture hellénistique s'étant implantée en Inde après les conquêtes d'Alexandre. Ainsi le travail de Ptolémée fut-il traduit en arabe sous le nom d'« Almageste ». L'astronomie arabe manifesta de cette façon son rôle essentiel, au travers des traductions, commentaires et interprétations de la science antique qu'elle transmit au monde chrétien, permettant le renouveau de l'astronomie dans l'Europe médiévale.
Jean-Yves Daniel in Philosophes & philosophie, tome I, Nathan, p. 179-180.