De oud-Griekse astronomie was de astronomie in het oude Griekenland en de hellenistische wereld. Zij was met name in de archaïsche en klassieke periodes (800–300 v.Chr.) van speculatieve, natuurfilosofische aard, maar in de hellenistische periode (300–30 v.Chr.) ging men meer observeren, meten en berekenen, waarbij nieuwe hulpmiddelen zoals het armillarium ontwikkeld werden. Astronomie werd gebruikt voor praktische doeleinden zoals het bepalen van kalenderdata, maar bleef vooral een abstracte bezigheid. Grieken verbonden astronomie met filosofie, astrologie, geografie en geometrie, en ontwikkelden theorieën over de aarde, planeten en sterren die uniek waren. Men bepaalde bijvoorbeeld de bolvorm van de aarde, berekende haar omtrek en ontwikkelde heliocentrische modellen. In de Romeinse tijd (30 v.Chr. – 300 n.Chr.) kwam er een eind aan de nieuwe ontwikkelingen. De werken van onderzoekers zoals Aristoteles en Claudius Ptolemaeus waren tot en met de vroegmoderne tijd van invloed op de westerse astronomie.
Definiëring thumb|Het quadrivium, basis van het middeleeuwse onderwijs. Astrologia staat geheel rechts. Boëthius, De institutione arithmetica, 845. Bamberg, Msc.Class.5, fol. 9v. Astronomia is afgeleid van het Oudgriekse astronomos (LSJ, s.v. 'ἀστρονόμος'), 'sterrenkundige'. Die termen zijn samengesteld uit astron ‘ster’ en -nomos, van het werkwoord nemein ‘ordenen, groeperen’. Oorspronkelijk waren deze termen (quasi) synoniemen van respectievelijk astrologia en astrologos, waarbij het tweede lid afkomstig is van -logos (woord, bij uitbreiding: kunde). Voor 'sterrenwichelarij' gebruikte men het woord astromanteia.
Astronomie is de studie naar de sterrenhemel die, vergeleken met de Egyptische en Babylonische studies, betrekkelijk los staat van de godsdienst. Ze is zowel observationeel en wiskundig als speculatief en hield ook kosmologie in, de bestudering van de structuur van de kosmos. Kosmos betekent zowel 'orde' als 'wereld' of 'universum'. Voor de Grieken in de archaïsche en klassieke periode gingen observatie van de sterrenhemel en speculatie daarover hand in hand, en zodoende is astronomie verbonden met natuurfilosofie: het logisch denken over de aard en de werking van de natuur.
Archaïsche periode (800–500 v.Chr.) thumb|left|De titaan Atlas, die de hemel op zijn schouders torst. Deze voorstelling uit de Griekse mythologie veronderstelt een platte aarde, met daarboven de hemel als dak of koepel. Over de vroegste Griekse astronomie is weinig bekend door gebrek aan bronnen. Ze diende vooral voor praktische doeleinden zoals het bepalen van agriculturele en religieuze handelingen.G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 68-69. Evans 1998, blz. 3. Dat speelt bijvoorbeeld een rol in Hesiodus' Werken en dagen (circa 700 v.Chr.). Die populair-praktische astronomie beïnvloedde didactische poëzie van Aratus (Phaenomena), Vergilius (Georgica) en Ovidius (Fasti).Evans 1998, blz. 18-19. Men kende sterrenbeelden en keek naar het opkomen en ondergaan van sterren zoals Sirius om de seizoenen te bepalen, al bestond er nog geen algemene kalender. Voor veel presocratische filosofen en dichters als HomerusIlias XVII, 425; Odyssee III, 2; Odyssee XV, 329 en XVII, 565. en HesiodusTheogonia 126–127. bestond het kosmologische model uit een platte aarde met daarop een hemelkoepel waaraan de hemellichamen vastzaten. Delphi gold als het geografische centrum van de wereld waardoorheen de aardas loopt. Dat model leidde tot problemen.Couprie 2011, blz. 10, 181.
Het zenit (het hoogste punt van de hemelkoepel) stemde dan niet overeen met de hemelas, gemarkeerd door de poolster. Bepaalde sterren stonden dichter bij de noordelijke horizon naarmate men zuidelijker ging. Bij een platte aarde verklaarde men dat verschijnsel door aan te nemen dat de sterren dichtbij stonden. Een ander probleem was dat bij de platte aarde het noorden niet exact het noorden kon blijven indien men oost- of westwaarts zou reizen.Couprie 2011, blz. 70. Later gaven enkelen, zoals de presocratische filosofen Empedocles en Anaxagoras, als verklaring dat de situatie in oertijden anders was maar mettertijd wijzigde.Couprie 2011, blz. 72.
Filosofen bestudeerden de hemel om inzicht te krijgen in het wezen van sterren en planeten, hun relatie met de aarde en de oorzaak van hun gedragingen.G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 70. Couprie 2011, blz. xxi. Astronomie had een sterk speculatief karakter, en er is slechts weinig bewijs voor gedegen observaties bewaard gebleven.Volgens Plinius, Naturalis historia, XVIII 213, waren Hesiodus, Thales en Anaximander uitzonderingen.Couprie 2011, blz. 17. Enkele gedachten over de kosmos en hemel waren persistent. Zo zagen Pythagoras en Plato de kosmos als ordelijk, harmonieus en eeuwig, maar ook als perfecter en idealer van vorm ten opzichte van de aarde, waar chaos en verandering bestaat.Irby-Massie & Keyser 2001, blz. 47. Daar sloot het denkbeeld op aan van geocentrisme: de planeten, inclusief de maan en de zon, draaien in perfecte, eeuwig voortgaande cirkels rondom de aarde, en daaromheen draait in een perfecte cirkel de sterrensfeer.
De presocraat Anaximander van Milete (610 - 547 v.Chr.) wordt de 'vader van de kosmologie' genoemd. Van hem zijn de stellingen afkomstig dat de banen van hemellichamen niet aan de horizon stoppen, dat de aarde zweeft in de ruimte en dat de hemellichamen op verschillende afstanden van de aarde staan.Couprie 2011, blz. xxiii, 163. Latere filosofen namen die ideeën over maar hielden vast aan de platteaardetheorie. Mogelijk bedacht Anaximander ook de notie van de draaiende sterrensfeer. Die is hoe dan ook een Griekse uitvinding en gaat niet terug op Babylonische voorstellingen.Kelly & Milone 2011, blz. 240. thumb|Archaïsch kosmologisch model: de platte aarde met Delphi als middelpunt, met het eruit volgende probleem van de hemelas en aardas en het gegeven dat bepaalde sterren dichter bij de noordelijke horizon komen te staan naarmate men zuidwaarts gaat.
Klassieke periode (500–300 v.Chr.) Belangrijke bronnen in de klassieke periode zijn Plato (ca. 427 - 347 v.Chr.) en Aristoteles (384 - 322 v.Chr.). Voor Plato staat astronomie echter nergens centraal, maar is ze slechts een middel tot hogere inzichten.Irby-Massie & Keyser 2001, blz. 48.Verwijzingen zijn met name te vinden in zijn Phaedo, Timaeus en Epinomis. In het algemeen wordt in de 5e eeuw v.Chr. meer Mesopotamische, astronomische kennis benut, vinden meer observaties plaats en maakt de geometrie een snelle ontwikkeling door, met name in Athene, waardoor geometrische modellen gebruikt werden voor het verklaren van astronomische gegevens.G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 70-71.
Verder rekende men astronomie samen met geometrie en wiskunde tot de 'mathematische wetenschappen',Bijvoorbeeld Porphyrius' (derde eeuw) Leven van Pythagoras §6. soms met toevoeging van de muziekleer.Zoals de neoplatonist Proclus deed. Oosthout 2006, blz. 22. Voor diverse filosofen, zoals Plato (ca. 427 v.Chr. - 347 v.Chr.),De staat, 7; ca. 380 v.Chr. waren dit essentiële vakken voor de vorming van de filosoof. Ze leerden iets over de afmetingen, hoeveelheden en onderlinge verhoudingen van de dingen. Dat was van belang voor het verkrijgen van inzicht in kosmische harmonie. Geometrie heeft als studieobject bijvoorbeeld de objecten in rust, de astronomie echter de objecten in beweging. Deze mathematische wetenschappen werden de basis voor het middeleeuwse quadrivium.Oosthout 2006, blz. 23.
Filosofische speculatie De filosoof Xenophanes (rond 500 v.Chr.) zag de ruimte om de aarde als lineair met een 'onder' en een 'boven'. Parmenides (ca. begin 5e eeuw v.Chr.) was mogelijk de eerste die de kosmos als bolvormig beschouwde. Daar voegde Anaxagoras (5e eeuw v.Chr.) aan toe dat de kosmos draaide. Vervolgens stelde Democritus dat onze kosmos maar een van vele was. Daar voorbij liggen eindeloze hoeveelheden atomen en leegtes, met kosmoi die ontstaan en weer vergaan. Pas rond 420 v.Chr. werd dankzij de pythagoreeër Philolaus de opvatting bekend dat de aarde net als de kosmos rond is, en dat die net als de andere planeten draait rond een onzichtbare 'haard' die de zon en de sterren verlicht. miniatuur|Filosofische speculatie van de pythagoreeër Philolaus, die een centrale haard voorstelde waar alles omheen draait, inclusief een onzichtbare tegenaarde. Men speculeerde ook over de hemellichamen. Halverwege de 5e eeuw v.Chr. stelde Empedocles, mogelijk als eerste, dat het licht van de maan een reflectie was van zonlicht. Anaxagoras geloofde dat de zon eigenlijk een steen was met veel vuur, analoog aan meteorieten. Daaruit leidde hij af dat er nog veel meer onzichtbare stenen in de hemel moesten zijn. Philolaus beweerde tot slot dat er voor de aarde ook een voor ons onzichtbare tegenaarde (antichthon) moest zijn achter de zon. Zo kwam het aantal hemellichamen namelijk op tien uit, het perfecte getal in het pythagorisme.
Berekening en experiment De Grieken maakten gebruik van Mesopotamische, astronomische kennis, verkregen door observaties. Mogelijk kende men de in oorsprong Mesopotamische zodiac al in de 6e eeuw v.Chr., en rond de 5e eeuw v.Chr. oefende de Mesopotamische kennis een belangrijke invloed uit op de ontwikkeling van Griekse astronomie. Zo meldde Aristoteles dat gegevens over occultaties (het bewegen van een hemellichaam voor een ander hemellichaam) beschikbaar waren uit Mesopotamische bronnen. Dergelijke gegevens waren inderdaad opgetekend in de Babylonische astronomische dagboeken. Onder Alexander de Grote is deze grote hoeveelheid data meegebracht uit Babylonië, volgens een traditie door Aristoteles' neef Callisthenes. Claudius Ptolemaeus wist bijvoorbeeld dat observaties in elk geval teruggingen tot de tijd van Nabonassar (8e eeuw v.Chr.).Kelly & Milone 2011, blz. 241. G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 70. Ook Evans 1998, blz. 15-16.miniatuur|Metonische cyclus. De eerst gedateerde meting stamt uit 432 v.Chr. en is de observatie van de zonnewende door Euctemon en Meton van Athene, de eerste 'wetenschappelijke' astronomen vanwege uitvoerige observaties. Op grond daarvan maakten ze een kalender, die beter aansloot bij de omloop van zowel de maan als de zon.Irby-Massie & Keyser 2001, blz. 48-49; Evans 1998, blz. 20. Dat was een innovatie, omdat destijds geen algemeen gangbare kalender bestond en omdat kalenders maankalenders waren. Die leidden tot een geleidelijke verschuiving van de seizoenen, omdat maanmaanden nooit overlappen met een zonnejaar. De metonische cyclus, vernoemd naar Meton, loste dat op. Die bestond uit negentien jaren, met zeven jaren van dertien maanden en twaalf jaren van twaalf. Men laste dus extra maanden in om de verschuiving te compenseren.Boorstin 1987, blz. 17-18. Die cyclus was reeds door Babyloniërs gebruikt.G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 71.
Daarnaast had Euctemon geobserveerd dat de tijdspanne tussen een opeenvolgende equinox (het moment waarop de zon loodrecht op de evenaar staat) en zonnewende (solstitium) ongelijk zijn. Hij en Meton maakten de eerste parapegma, een sterrenkalender met een chronologisch overzicht van de opkomst en ondergang van sterren gedurende een jaar. Het voordeel van de parapegma was dat die niet regionaal bepaald was maar voor alle Grieken bruikbaar was.Irby-Massie & Keyser 2001, blz. 49. G.J. Toomer, in Walker (red.) 1996, blz. 70. Evans 1998, blz. 20.
Eindig of oneindig universum miniatuur|In 1576 beeldde Thomas Digges het copernicaanse heliocentrische model af in een oneindige kosmos. De tekst boven de oorspronkelijke illustratie luidt: 'Een perfecte beschrijving van de hemelse bollen volgens het oude doctrine van de pythagoreeërs', waarmee Aristarchus werd bedoeld.Couprie 2011, blz. 228-229.