mini|desno|250px|Najstariji astronomski opservatorij u Europi su takozvani Gosecki krugovi u Sachsen-Anhaltu (Njemačka), koji su bili izgrađeni prije gotovo 7000 godina (oko 4900. pr. Kr.).
Povijest astronomije započinje još u prapovijesno vrijeme, davno prije prvih pisanih dokumenata. Čovjek se razvijao u uvjetima okolne prirode; ljudski organizam i životne aktivnosti prilagođavali su se pravilnim izmjenama dana i noći, te izmjenama godišnjih doba. Pojedinačni i društveni opstanak i razvoj ovisio je o tome koliko je prirodna okolina upoznata i iskorištena. Ali neposredna je okolina dio mnogo veće cjeline, svemira. Tako je spoznavanjem prirodne okoline i iz stalnih praktičnih potreba iznikla astronomija. Vladis Vujnović : "Astronomija", Školska knjiga, 1989.
Prapovijesna astronomija Tragove spoznavanja svemira nalazimo i kod spiljskog slikarstva(paleolitička umjetnost). Na njima prepoznajemo zviježđe Velikog medvjeda, Kasiopeju i neka druga zviježđa, pogotovu zviježđa zodijaka. O ulozi astronomije u kameno doba svjedoče i megalitski ostaci, kao što su Gosecki krugovi (stari gotovo 7000 godina) ili Stonehenge (star gotovo 5000 godina). To su bili i ostaci kulturnih središta i prvih astronomskih opservatorija.
mini|700px|center|Mnogi smatraju da je Stonehenge sagrađen od štovatelja Sunca. Otvor u krugu je okrenut prema ljetnom izlasku Sunca. Ranih 1960-ih američki je astronom Gerald S. Hawkins izložio teoriju u kojoj je Stonehenge zvjezdarnica i kalendar iznenađujuće složenosti, a koja je danas veoma popularna. On je smatrao da su stari ljudi pomoću Stonehengea predviđali astronomske pojave, uključujući i zimski i ljetni solsticij, te pomrčine Sunca i Mjeseca. mini|desno|200px|Amisadukina Venerina tablica iz Babilnskog carstva (7. stoljeće pr. Kr.) mini|desno|200px|Sjevernjača se nalazi na nebu tako da se prvo pronađe Veliki medvjed, koji ima oblik velikih kola (7 zvijezda) i zatim se od zadnjih dviju zvijezda produlji linija (otprilike 5 duljina) i smjer vodi na Sjevernjaču u Malom medvjedu. mini|desno|200px|Djelomična pomrčina Mjeseca. mini|desno|200px|Aristarhov proračun relativnih veličina Sunca, Zemlje i Mjeseca (s lijeva na desno) iz 3. stoljeća pr. Kr. (starogrčka kopija iz 10. stoljeća). mini|desno|200px|Eratosten je znao da se u Sijeni (današnji Asuan) 21. lipnja u podne Sunce nalazi točno u zenitu. S druge strane, tog istog dana u Aleksandriji, Sunce je udaljeno od zenita 7.2° (ili kut sjene okomitog štapa) i tako je Eratosten uspio izmjeriti veličinu Zemlje.
Astronomija drevnih civilizacija
U svim civilizacijama koje su prethodile starogrčkoj civilizaciji ili su se razvijale neovisno, a to su drevna Babilonija, Kina, Egipat pa i civilizacije pretkolumbovske Amerike, koje su zemljopisnim položajem bile odcijepljene od razvojnih tokova Starog svijeta, nalazimo neke zajedničke opće osobine. Rezultati do kojih su te civilizacije došle postignuti su stalnim ponavljanjem radnih postupaka; u astronomiji ponavljanjem promatranja. Pravila su se izvodila na osnovi provjerenih činjenica, ali bez izgradnje teorijskog modela. Zato je točnost rezultata ovisila o duljini vremena koje je jedna civilizacija imala na raspolaganju. Visoka točnost je postignuta u određivanju trajanja godine i u pretkazivanju pomrčina. Ali suština pojava ostala je nepoznata, pa su se one mogle istodobno opravdati raznim naivnim i praznovjernim objašnjenjima. Tako su, na primjer, Babilonci smatrali da Zemljina ploča leži na leđima slonova koji se upiru u leđa kornjače, a ova pak jaši na zmiji koja pliva beskrajnim oceanom.
Astronomija kod drevnih civilizacija Mezopotamije se javlja oko 3000. pr. Kr., a vrhunac svoga razvoja doživljavaju u godinama od 600. do 500. pr. Kr. Bili su veoma praktični i potrebna su im točna mjerenja. Od njih smo naslijedili podjelu kalendara u 12 mjeseci po 30 dana. Gotovo svi nazivi zviježđa zodijaka potječu od njih.
U drevnoj Kini astronomija se javlja takoder oko 3000. pr. Kr. Opažanja su dovela do pretkazivanja pomrčina. Razlikovali su 5 lutajućih zvijezda (planeti) od ostalih zvijezda. Vrijeme su mjerili veoma točnim sunčanim satovima. Astronome su uvažavali u društvu. S propadanjem državne organizacije i znanja su nestajala, te se nisu dalje prenosila.
Astronomi drevnog Egipta su mnogo pažnje obratili određivanju trajanja godine. Razlog je bio taj što su gospodarski posve ovisili o pravilnom ponavljanju poplava Nila. Trajanje godine određivali su istodobnim izlaskom Sunca i Siriusa, što se događa jednom godišnje. Uveli su prijestupne godine.
Maye, a i ostale drevne američke civilizacije, su se razvijale neovisno, od 500. pr. Kr. do 1500. Imali su veoma točne podatke o gibanjima nebeskih tijela i o trajanju godine.
Astronomija drevnih Grka Prirodno je da su drevni Grci, kao moreplovci i stanovnici Sredozemlja, bili upućeni na astronomiju. Slično tome kako su odlučno mijenjali svoje društvo i prekrajali političku kartu svijeta, tako su se odlučnima i odvažnima pokazali i u znanosti. Ulazili su u misaone pothvate, koji su ponekad za tisućljeta brzali pred svojim vremenom, stoga nisu mogli biti usvojeni od društva. Ne smijemo zaboraviti da se naukom bavio uzak sloj povlaštenih, pa su znanstvena dostignuća bila poznata malobrojnima. Opća naobrazba daleko je zaostajala za vrhuncima naučne misli. Narodi su i dalje smatrali da je Zemlja ravna ploča koja pliva na oceanu. Zato prolazi više od tisuću godina od prvih heliocentričkih ideja, mjerenja veličine Zemlje, Mjeseca i Sunca (a i njihovih udaljenosti), do trenutka kada je znanost na osnovu Kopernikovih radova prihvatila heliocentrični sustav. Ono što je drevnim Grcima donijelo znanstvenu slavu, u odnosu na prethodne i druge civilizacije, bio je nov pristup. U znanost su unijeli preokret uvođenjem strogo logičkih postupaka i misaonih pokusa. Uspostavili su teoriju kao sastavni dio istraživanja i znanosti.
Tales Prvi veliki starogrčki astronom je bio Tales Milećanin (640. ili 624. pr. Kr. – oko 547. pr. Kr.). Na osnovu babilonske i egipatske zaostavštine proveo je račun pomrčina. Da je Tales otkrio Malog medvjeda i Sjevernjaču zapravo znači da je prepoznao prednosti plovidbe prema Sjevernjači, u suprotnosti s navadom Grka da se orijentiraju prema Velikom medvjedu. Moguće je da je znanje o duljini godine Tales stekao kod drevnih Egipćana. On svakako nije ustanovio godišnja doba, nego način na koji je mijenjanje nebeskog položaja Sunca kroz godinu povezano s klimatskim promjenama.
Demokrit Demokrit (460. pr. Kr. - 370. pr. Kr.) je i prvi poznati filozof koji je shvatio da je ono što mi nazivamo Mliječni put zapravo svjetlost dalekih zvijezda. Demokrit je bio jedan od prvih ljudi koji je predpostavio da je svemir sačinjen od mnogo svjetova, od kojih su neki naseljeni:
Aristotel Aristotel (384. pr. Kr. - 322. pr. Kr.) nam je ostavio dva dokaza da je Zemlja okrugla. Za vrijeme pomrčine Mjeseca, pri ulasku Mjeseca u Zemljinu sjenu, oblik sjene je kružan, i to uvijek, bez obzira na to kako je Zemlja okrenuta prema Mjesecu. Drugi dokaz daje promjena visine zvijezda nad obzorom; putovanjem na sjever neke se zvijezde sve više izdižu nad obzorom, neke nestaju ispod njega. I Mjesec je kugla, jer to pokazuju Mjesečeve mijene. U Aristotelovom poznavanju svemira (kozmologija), prirodni zakoni koji vrijede za Zemlju razlikuju se od zakona koji vrijede za druga nebeska tijela. Sama Zemlja je teška, pa ako već ne bi bila u središtu svijeta, morala bi tamo pasti. Nad Zemljom se tvari raspoređuju po visini, već prema tome jesu li teže ili lakše. Tijela izvan Zemlje gibaju se jednoliko i po kružnicama. Radi tumačenja vidljivih gibanja Sunca, Mjeseca i planeta, Aristotel uvodi koncentrične (kristalne) sfere. Posljednja je sfera sa zvijezdama. Izvan nje materija i prostor prestaju postojati. Aristotelova geocentrična kozmologija je prevladala grčkom slikom svijeta.
Aristotel je imao jak astronomski dokaz protiv gibanja Zemlje oko Sunca. To bi se gibanje odrazilo na međusobni razmještaj zvijezda. Pretpostavimo da su zvijezde učvršćene na jednoj (zadnjoj) sferi. Gibajući se oko Sunca, Zemlja bi se približavala zvijezdama i udaljavala od njih, čime bi se mijenjao vidni kut među zvijezdama. Tako zamišljena pojava prozvana je paralaksom (grč. τράλλαξιζ: promjena, odstupanje). No takva pojava nije uočena! Osim toga, po shvaćanju tadašnje mehanike, za gibanje materijalnih tijela potrebna je stalna pokretačka sila, pa bi za velika tijela kao što je Zemlja, bila potrebna ogromna sila. Tu je zapreku srušila tek mehanika Galilea i Newtona.
Aristarh sa Samosa, Eratosten i Hiparh U nekoliko idućih stoljeća, grčki su astronomi, djelujući pretežno u Aleksandriji (Aleksandrijska škola), odredili omjer udaljenosti Sunca i Mjeseca (Aristarh sa Samosa, 310. pr. Kr. - oko 230. pr. Kr.), veličinu Zemlje (Eratosten, 276. pr. Kr. - 194. pr. Kr.) i udaljenost Mjeseca mjerenu veličinom Zemlje (Hiparh, oko 190. pr. Kr. – oko 120. pr. Kr.). U tome su pokazali istančano poznavanje geometrije, a poslužili su im prostorni odnosi među tijelima Sunčeva sustava koji su bili dostupni opažanjima. Rezultati pokazuju da je Sunce veće od Zemlje, Zemlja veća od Mjeseca, a pritom su sva ta tijela okrugla. Na osnovi tih činjenica, javljaju se heliocentrične ideje, kao na primjer kod Aristarha (O veličinama i udaljenostima), ali one ne padaju na plodno tlo.
Hiparh se smatra najvećim starogrčkim astronomom i opažačem. Provodio je sistematska opažanja nebeskih tijela uz svestranu matematičku analizu. Izradio je katalog zvijezda kojima je mjerio koordinate, a po sjaju razvrstao ih u 6 razreda (prividna magnituda). Trajanje godine je otkrio s točnošću od 6 minuta. Otkrio je i precesiju, za koju danas znamo da predstavlja promjenu smjera Zemljine osi. Precesija se pokazuje malenim učinkom, pa treba proći 70 godina da se jedna od zvjezdanih koordinata promijeni za 1°. Hiparh je ustanovio i to da godišnja doba ne traju jednako dugo.
Klaudije Ptolomej Uz ime Klaudija Ptolomeja (iza 83. – 161.), poznat na hrvatskom i kao Ptolemej, veže se pojam geocentričnog sustava (Zemlja kao središte Sunčevog sustava). On je dovršio matematičku teoriju geocentričnog sustava i dao sintezu starogrčke astronomije. Poznat je po djelu Velika sinteza, koje je u kasnijem arapskom prijevodu nazvano Almagestom. U toj se teoriji gibanje planeta prikazuje kao složeno gibanje. Planet se stalnom brzinom giba po maloj kružnici (epiciklu), a centar epicikla giba se po drugoj, većoj kružnici (deferentu). Samo su Sunce i Mjesec imali takve epicikle koji ne dovode do petlji, već kružnicu pretvaraju u ovalnu, izduženu krivulju. Svi planeti i sfera zvijezda okrenu se oko Zemlje za jedan dan. Vrijeme za koje planet obiđe epiciklom zove se sinodičkom godinom (ophodno vrijeme), a tada se opet ponavlja njegov odnos sa Suncem. Grčki su astronomi mehanizmom sastavljenih od kružnica opravdali zadaću što su im postavili filozofi, koji su u kružnom gibanju vidjeli jedini mogući model ponašanja nebeskih tijela. mini|200px|desno|Astronomski rukopisi iz Timbuktua mini|200px|desno|al-Biruni određuje Zemljin polumjer r iz nadmorske visine h i kuta između vodoravne linije i obzora α.
Islamska srednjovjekovna astronomija