Ιστορία της αστρονομίας

Η αστρονομία είναι η αρχαιότερη από τις φυσικές επιστήμες, με τις παρατηρησιακές της ρίζες να χρονολογούνται από την προϊστορική εποχή, ισχυρά συνδεδεμένες με θρησκευτικές, μυθολογικές-κοσμολογικές και αστρολογικές πεποιθήσεις, καθώς και με ημερολογιακές (χρονικοί κύκλοι) πρακτικές. Το ίχνος όλων αυτών εντοπίζεται σήμερα στην αστρολογία, μία πρακτική από μακρού συνυφασμένη με την παρατήρηση των κινήσεων των ουράνιων σωμάτων, η οποία δεν αποσυνδέθηκε εντελώς από την αστρονομία μέχρι την ύστερη Αναγέννηση στον Δυτικό πολιτισμό.
Οι πρώτοι αστρονόμοι μπόρεσαν να ξεχωρίσουν τους πλανήτες, που φαίνονταν να περι-πλανώνται, και τους (α-πλανείς) αστέρες, που φαίνονταν να είναι ακίνητοι ανά τους αιώνες, σχηματίζοντας τους αστερισμούς.

Οι απαρχές

Οι πρώτοι ανθρώπινοι πολιτισμοί ταύτιζαν τα ουράνια σώματα με θεούς και πνεύματα. Συσχέτιζαν τα φώτα στον ουρανό και τις κινήσεις τους με φαινόμενα όπως η βροχή, η ξηρασία, οι εποχές του έτους και οι παλίρροιες. Πιστεύεται γενικά ότι οι πρώτοι αστρονόμοι ήταν ιερείς και πίστευαν ότι τα ουράνια σώματα και φαινόμενα συνιστούσαν εκδηλώσεις του θεϊκού στοιχείου. Πανάρχαιες δομές με αστρονομικούς προσανατολισμούς (όπως το Στόουνχεντζ) πιθανώς εξεπλήρωναν αστρονομικές, θρησκευτικές και κοινωνικές λειτουργίες ταυτοχρόνως.
Τα ημερολόγια σε όλο τον κόσμο καταρτίστηκαν από παρατηρήσεις ουράνιων σωμάτων: του Ήλιου και της Σελήνης (που με τις κινήσεις τους όριζαν την ημέρα, τον μήνα και το έτος). Τα ημερολόγια ήταν πολύ σημαντικά για τις γεωργικές κοινωνίες, στις οποίες ο θερισμός εξαρτιόταν από την πραγματοποίηση της σποράς στη σωστή εποχή του έτους.

Μεσοποταμία

Οι απαρχές της Δυτικής αστρονομίας ανιχνεύονται στη Μεσοποταμία, όπου αναπτύχθηκαν τα αρχαία βασίλεια των Σουμερίων, της Ασσυρίας και της Βαβυλωνίας. Οι γνώσεις μας για τη σουμεριακή αστρονομία είναι έμμεσες, από τους αρχαιότερους βαβυλωνιακούς καταλόγους αστέρων, που χρονολογούνται στο 1200 π.Χ. περίπου. Το γεγονός ότι πολλά ονόματα αστέρων εμφανίζονται στη σουμεριακή γλώσσα υποδεικνύει μια χρονική συνέχεια που φθάνει πίσω μέχρι τις αρχές της Εποχής του Ορείχαλκου. Η θρησκεία τους, που εκχωρούσε στους θεούς των πλανητών σημαντικό ρόλο, πέρασε από τους Σουμέριους στους μεταγενέστερους πολιτισμούς (Ασσύριους και Βαβυλώνιους). Είναι γνωστοί επίσης για τη χρήση του εξηκονταδικού συστήματος θέσεως για την αρίθμηση, κάτι που απλοποιούσε την καταγραφή πολύ μεγάλων και πολύ μικρών αριθμών. Η σύγχρονη πρακτική της υποδιαιρέσεως του κύκλου σε 360 μοίρες με 60 λεπτά η καθεμιά, άρχισε με τους Σουμερίους.
Οι κλασικές πηγές χρησιμοποιούν συχνά τον όρο «Χαλδαίοι» για τους αστρονόμους της Μεσοποταμίας. Στην πραγματικότητα, οι νοούμενοι με αυτό τον όρο ήσαν ιερείς-γραφείς, που ειδικεύονταν στην αστρολογία και άλλες μορφές μαντείας.
Η πρώτη ένδειξη εφαρμογής των μαθηματικών για την πρόβλεψη των περιοδικών ουράνιων φαινομένων έχει βαβυλωνιακή προέλευση. Πινακίδες χρονολογούμενες από την Πρώτη Βαβυλωνιακή Δυναστεία δείχνουν την εφαρμογή μαθηματικών μεθόδων για την εύρεση των μεταβολών στη διάρκεια της ημέρας κατά τη διάρκεια του έτους. Αιώνες βαβυλωνιακών παρατηρήσεων ουράνιων φαινομένων βρίσκονται καταγεγραμμένες σε μία σειρά πινακίδων σφηνοειδούς γραφής που είναι γνωστές ως Enuma Anu Enlil. Το αρχαιότερο σημαντικό αστρονομικό κείμενο που σώζεται είναι η Πινακίδα 63 των Enuma Anu Enlil, γνωστή ως Πινακίδα της Αφροδίτης του Αμμί Σαντούκα, που περιέχει κατάλογο των πρώτων και των τελευταίων ορατών ανατολών της Αφροδίτης σε μία περίοδο 21 ετών περίπου. Αυτή είναι η πρώτη ένδειξη της συνειδητοποιήσεως ότι οι θέσεις ενός πλανήτη είναι περιοδικές. Η επιτομή MUL.APIN περιέχει καταλόγους αστέρων και αστερισμών, καθώς και μεθόδους για την πρόβλεψη ηλιακών ανατολών και δύσεων των πλανητών, τις αυξομειώσεις της ημέρας και της νύκτες μετρημένες με κλεψύδρα, μετρήσεις με γνώμονα, και εμβόλιμες ημέρες. Το βαβυλωνιακό κείμενο GU ομαδοποιεί τους αστέρες σε «ορμαθούς» που βρίσκονται κατά μήκος κύκλων ίσης αποκλίσεως και έτσι μετρούν ορθές αναφορές ή χρονικά διαστήματα, ενώ επιπλέον αξιοποιεί και τους αστέρες κοντά στο ζενίθ, επίσης χωρισμένους από δεδομένες διαφορές ορθής αναφοράς.
Μία σημαντική αύξηση στην ποιότητα και στον αριθμό των βαβυλωνιακών παρατηρήσεων εμφανίζεται κατά τη βασιλεία του Ναβονάσσαρου (747-733 π.Χ.). Οι συστηματικές καταγραφές δυσοίωνων φαινομένων σε βαβυλωνιακά αστρονομικά ημερολόγια που άρχισαν τότε επέτρεψαν την ανακάλυψη ενός επαναλαμβανόμενου 18ετούς κύκλου σεληνιακών εκλείψεων και άλλων. Αργότερα ο Έλληνας αστρονόμος Ptolemy έθεσε τη βασιλεία του Ναβονάσσαρου ως αρχή μιας «αστρονομικής εποχής», καθώς οι παλαιότερες χρήσιμες παρατηρήσεις έγιναν τότε.
Τα τελευταία στάδια στην ανάπτυξη της βαβυλωνιακής αστρονομίας συμπίπτουν με την Αυτοκρατορία των Σελευκιδών (323-60 π.Χ.). Τότε περίπου, ή λίγο αργότερα, οι αστρονόμοι δημιούργησαν τα πρώτα μαθηματικά μοντέλα που τους επέτρεπαν να προβλέπουν ουράνια φαινόμενα σχετικά με την κίνηση των πλανητών (όπως συνόδους σε συγκεκριμένους αστερισμούς) απευθείας, χωρίς να χρειάζεται να συμβουλεύονται αρχεία του παρελθόντος.
Η βαβυλωνιακή αστρονομία υπήρξε η βάση για μεγάλο μέρος των επιτευγμάτων της ελληνικής και ελληνιστικής αστρονομίας, της κλασικής ινδικής αστρονομίας, όπως και της αστρονομικής κληρονομιάς της Περσίας των Σασσανιδών, της Ανατολικής Ρωμαϊκής (Βυζαντινής) Αυτοκρατορίας, του Ισλάμ και της κεντρικής Ασίας.

Μέση Ανατολή

Ο αραβικός και ο περσικός κόσμος υπό το Ισλάμ είχε γνωρίσει μεγάλη πνευματική και επιστημονική ακμή, που κράτησε μέχρι τις καταστροφικές επιδρομές των Μογγόλων. Πολλά και σημαντικά έργα της αρχαίας ελληνικής, περσικής και ινδικής αστρονομίας μεταφράσθηκαν στην αραβική, διαβάστηκαν και αποθηκεύθηκαν σε πολλές βιβλιοθήκες της Μέσης Ανατολής. Οι αστρονόμοι του αραβικού κόσμου έδιναν, όπως και οι Κινέζοι, έμφαση στην παρατηρησιακή αστρονομία. Αυτό οδήγησε στο κτίσιμο των πρώτων αστεροσκοπείων στον μουσουλμανικό κόσμο ήδη από το 800 μ.Χ. περίπου. Οι αστρικοί κατάλογοι «Ζιτζ» συντάχθηκαν σε αυτά τα ιδρύματα.
Κατά τον 10ο αιώνα ο Αλ-Σούφι παρατήρησε πολλούς αστέρες και κατέγραψε τις θέσεις τους, τις φωτεινότητές τους και τα χρώματά τους, σχεδιάζοντας και τον κάθε αστερισμό στο έργο του Βιβλίο των απλανών αστέρων. Του οφείλουμε επίσης την πρώτη περιγραφή στην ιστορία (και με σχέδια) του «Νεφυδρίου» που είναι γνωστό σήμερα ως Γαλαξίας της Ανδρομέδας. Φαίνεται όμως ότι το γνώριζαν οι αστρονόμοι του Ισφαχάν ήδη πριν από το 905 μ.Χ.. Ο Αλ-Σούφι δίνει και την πρώτη καταγεγραμμένη αναφορά του Μεγάλου Νέφους του Μαγγελάνου. Το έτος 1006 ο Αλί ιμπν Ριντουάν παρατήρησε τον SN 1006, τον φωτεινότερο υπερκαινοφανή στην καταγεγραμμένη ιστορία, αφήνοντας μια λεπτομερή περιγραφή του.
Στα τέλη του 10ου αιώνα ένα τεράστιο αστεροσκοπείο ανεγέρθηκε κοντά στην Τεχεράνη από τον αστρονόμο Αμπού-Μαχμούντ Χοτζαντί, που παρατήρησε μία σειρά μεσημβρινών διαβάσεων του Ηλίου και από αυτές μπόρεσε να υπολογίσει την λόξωση της εκλειπτικής (την κλίση του γήινου άξονα σε σχέση με τον Ήλιο). Σημείωσε ότι οι αντίστοιχοι υπολογισμοί προγενέστερων (Ινδών και Ελλήνων) αστρονόμων είχαν βρει μεγαλύτερες τιμές για τη γωνία αυτή, και ότι αυτό συνιστούσε πιθανώς απόδειξη ότι δεν ήταν σταθερή, αλλά μειωνόταν αργά με την πάροδο των αιώνων. Κατά τον 11ο αιώνα στην Περσία ο Ομάρ Καγιάμ συνέταξε πολλούς πίνακες και μεταρρύθμισε το ημερολόγιο, σε βαθμό που κατέστη ακριβέστερο από το Ιουλιανό ημερολόγιο και σχεδόν εξίσου ακριβές με το Γρηγοριανό.
Οι αστρονόμοι της Μέσης Ανατολής συνέλεξαν επίσης και διόρθωσαν προγενέστερα αστρονομικά δεδομένα, επιλύοντας έτσι σημαντικά προβλήματα του πτολεμαϊκού συστήματος, ανέπτυξαν (Αρζαχήλ) τον παγκόσμιο (ανεξάρτητο του γεωγραφικού πλάτους) αστρολάβο και εφεύραν αρκετά άλλα αστρονομικά όργανα. Ο Τζαφάρ Μουχάμαντ ιμπν Μουσά ιμπν Σακίρ πίστευε, αντίθετα με τον Αριστοτέλη, ότι τα ουράνια σώματα και σφαίρες υπόκεινται στους ίδιους φυσικούς νόμους με τη Γη. Τα πρώτα πειράματα που σχετίζονται με αστρονομικά φαινόμενα, η εισαγωγή εμπειρικών παρατηρήσεων ακριβείας και πειραματικών τεχνικών και η εισαγωγή της εμπειρικής δοκιμής από τον Ιμπν αλ-Σατίρ, που παρήγαγε το πρώτο μοντέλο της σεληνιακής κινήσεως που ταίριαζε στις πραγματικές παρατηρήσεις, είναι επίσης επιτεύγματα της ισλαμικής αστρονομίας.

Μεσαιωνική Ευρώπη

Μετά τις σημαντικές συνεισφορές των Ελλήνων στην ανάπτυξη της αστρονομίας, αυτή εισήλθε σε μία μάλλον στατική εποχή στην Ευρώπη από το τέλος της ρωμαϊκής περιόδου μέχρι τον 12ο αιώνα. Ωστόσο, πρόσφατες έρευνες έχουν αποκαλύψει μια πιο σύνθετη εικόνα της μελέτης και της διδασκαλίας της επιστήμης αυτής από τον 4ο μέχρι τον 16ο αιώνα.
Η κληρονομιά της αρχαιότητας στην αστρονομία, όπως και στις επιστήμες και τα γράμματα γενικότερα, διασώθηκε και μεταδόθηκε μέχρι σήμερα χάρη στις προσπάθειες κυρίως των μοναχών, τόσο στο Βυζάντιο, όσο και στη Δύση. Στα μοναστήρια όχι απλώς αντέγραφαν, αλλά και έγραφαν σχόλια και μελετούσαν την αρχαία σοφία. Στη Δύση ωστόσο υπήρξε βασικό πρόβλημα το ότι σχεδόν όλα τα αρχαία συγγράμματα ήταν γραμμένα στην ελληνική, η γνώση της οποίας παρήκμασε και τελικά ελάχιστοι μπορούσαν να την καταλάβουν. Μόνο απλοποιημένες περιλήψεις και πρακτικά κείμενα ήταν διαθέσιμα προς μελέτη, καθώς και τα γραμμένα στη λατινική έργα των Μαρτιανού Καπέλλα, του Πλίνιου του Πρεσβύτερου, του Χαλκίδιου και δυο-τριών άλλων.
Κατά τον 7ο αιώνα ο Άγγλος μοναχός Βέδας δημοσίευσε ένα επιδραστικό κείμενο, το De temporum ratione («Επί του υπολογισμού του χρόνου»), που παρείχε στους ανθρώπους της Εκκλησίας την πρακτική αστρονομική γνώση που χρειαζόταν για τον υπολογισμό της ημερομηνίας του Πάσχα, με χρήση μιας διαδικασίας που ονόμαζε computus. Μελέτησε επίσης τις κινήσεις και τις φάσεις της Σελήνης, καθώς και τον ζωδιακό κύκλο. Οι μελέτες του τον οδήγησαν σε επαναπροσδιορισμό του χρόνου ηλικίας της Γης και του σύμπαντος, κάτι που οδήγησε τον επίσκοπο Βίλφριντ να τον κατηγορήσει ως αιρετικό, με αποτέλεσμα ο Βέδας να ανακαλέσει.
Τα σωζόμενα αρχαία κείμενα αστρονομίας και οι διδαχές του Βέδα άρχισαν να μελετώνται συστηματικότερα κατά τη λεγόμενη Καρολίγγεια Αναγέννηση, που στηρίχθηκε από τον αυτοκράτορα Καρλομάγνο. Η αύξηση του ενδιαφέροντος για την αστρονομία προκάλεσε τον 10ο αιώνα ταξίδια λογίων όπως του Ζερμπέρ ντ' Ωριγιάκ στην Ισπανία και τη Σικελία προς αναζήτηση γνώσεων που είχαν ακούσει πως υπήρχε στον αραβόφωνο κόσμο. Εκεί συνάντησαν διάφορες πρακτικές αστρονομικές τεχνικές, ιδίως σε σχέση με τον σφαιρικό αστρολάβο, και αργότερα στις πατρίδες τους τον έθεσαν σε προχωρημένες χρήσεις. Αλλά μόλις τον 12ο αιώνα άρχισαν οι μαζικές μεταφράσεις στα λατινικά ελληνικών και αραβικών κειμένων για τον εμπλουτισμό των αστρονομικών γνώσεων στη Δυτική Ευρώπη. Η άφιξη αυτών των νέων κειμένων συνέπεσε με την ίδρυση των πρώτων μεσαιωνικών πανεπιστημίων στη Δύση. Ο Ιωάννης ντε Σακρομπόσκο συνέγραψε μία σειρά εισαγωγικών συγγραμμάτων αστρονομίας που άσκησαν σημαντική επίδραση: το De sphaera mundi, ένα Computus (υπολογισμός πασχαλίων) και ένα με γενικότερους υπολογισμούς (Algorismus. Σχεδόν ταυτοχρόνως, στην Ισπανία ο βασιλιάς Αλφόνσος Ι΄ της Καστίλης συγκέντρωσε απευθείας τους καλύτερους Μουσουλμάνους, Εβραίους και Χριστιανούς σοφούς για τη σύνταξη των «Αλφόνσειων Πινάκων», του σημαντικότερου έργου της δυτικής μεσαιωνικής αστρονομίας, το οποίο βελτίωσε τον Πτολεμαίο. Η τιμή τους για τη διάρκεια του τροπικού έτους, 365 ημέρες, 5 ώρες, 49 λεπτά και 16 δευτερόλεπτα, είναι ακριβέστερη ακόμα και από αυτή που χρησιμοποιούμε σήμερα (με το γρηγοριανό ημερολόγιο)!
Στο Βυζάντιο υπάρχει αντίστοιχη κίνηση, σε απευθείας επαφή με τον «χρυσό αιών» του Ισλάμ και την προϊσλαμική περσική αστρονομία. Η κορύφωση έρχεται στην Υστεροβυζαντινή περίοδο, με τη λεγόμενη «Παλαιολόγεια Αναγέννηση» και τον μέγιστο ίσως των Βυζαντινών αστρονόμων, τον Νικηφόρο Γρηγορά, που αντιλήφθηκε την ανάγκη για μεταρρύθμιση του Ιουλιανού ημερολογίου τρεις αιώνες πριν τον Πάπα Γρηγόριο ΙΓ΄.
Τον 14ο αιώνα ο Νικόλαος Ορέσμιος έδειξε πως ούτε η Αγία Γραφή, ούτε τα φυσικά επιχειρήματα κατά της κινήσεως της Γης είχαν αξία αυστηρής αποδείξεως, και έθεσε το επιχείρημα της απλότητας υπέρ της θεωρίας ότι η Γη κινείται, και όχι η ουράνια σφαίρα. Τον επόμενο αιώνα ο καρδινάλιος Νικόλαος Κουζάνος πρότεινε σε κάποια από τα έργα του ότι η Γη γύριζε γύρω από τον Ήλιο και ότι κάθε αστέρας είναι και ένας μακρινός ήλιος. Δεν περιέγραψε ωστόσο μια επιστημονικώς επαληθεύσιμη θεωρία για το Σύμπαν.

Ευρωπαϊκή Αναγέννηση

Η Αναγέννηση ήρθε στην αστρονομία με το έργο του Νικόλαου Κοπέρνικου, ο οποίος πρότεινε ένα ηλιοκεντρικό σύστημα στο οποίο οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, αλλά όχι η Γη. Στο βιβλίο του De Revolutionibus Orbium Coelestium έδωσε μία πλήρη μαθηματική περιγραφή αυτού του συστήματος, με χρήση των γεωμετρικών τεχνικών που είχαν γίνει παράδοση στην αστρονομία πριν ακόμα τον Πτολεμαίο. Το έργο του Κοπέρνικου υπερασπίσθηκαν, επεξέτειναν και τροποποίησαν αργότερα ο Γαλιλαίος και ο Κέπλερ.
Ο Γαλιλαίος είναι ο πατέρας της νεότερης παρατηρησιακής αστρονομίας. Υπήρξε ένας από τους πρώτους που παρατήρησαν τον ουρανό με τηλεσκόπιο. Κατασκεύασε ένα διοπτρικό τηλεσκόπιο που μπορούσε να μεγεθύνει 20 φορές, και με αυτό ανεκάλυψε τους 4 μεγάλους δορυφόρους του Δία το 1610. Αυτή ήταν η πρώτη παρατήρηση δορυφόρων σε τροχιά γύρω από έναν άλλον πλανήτη. Ανεκάλυψε επίσης ότι η Σελήνη είχε κρατήρες και παρατήρησε και ερμήνευσε κηλίδες στον Ήλιο. Σημείωσε ότι η Αφροδίτη παρουσίαζε ένα πλήρες σύνολο φάσεων, παρόμοια με τις σεληνιακές. Ο Γαλιλαίος επιχειρηματολόγησε ότι οι παρατηρήσεις αυτές υπεστήριζαν το σύστημα του Κοπέρνικου και ήσαν, μέχρι ενός σημείου ασύμβατες με το κυρίαρχο τότε πρότυπο της Γης στο κέντρο του Σύμπαντος. (Είναι πιθανόν επίσης ότι είχε παρατηρήσει τον πλανήτη Ποσειδώνα το 1612 και το 1613, πάνω από 200 χρόνια πριν την ανακάλυψή του, αλλά μάλλον δεν κατάλαβε ότι ήταν πλανήτης.) Ωστόσο, συνάντησε εκτεταμένη αντίθεση από τη Ρωμαιοκαθολική Εκκλησία ως προς την ηλιοκεντρική θεωρία. Τελικώς δικάσθηκε και βρέθηκε ένοχος «ισχυράς υποψίας αιρέσεως», κατηγορία πολύ ελαφρότερη εκείνης της βέβαιης αιρέσεως. Είχε πάντως κάποιες συνέπειες: το βιβλίο του απαγορεύθηκε, πέρασε μία ημέρα στη φυλακή και τέθηκε σε κατ' οίκον περιορισμό μέχρι τον θάνατό του.

Η ένωση της φυσικής με την αστρονομία

Μολονότι οι κινήσεις των ουράνιων σωμάτων είχαν ερμηνευθεί ποιοτικά με όρους φυσικής από τότε που ο Αριστοτέλης εισήγαγε τους «ουράνιους κινούντες» στα Μεταφυσικά του και ένα πέμπτο στοιχείο στο Περί ουρανού, ο Κέπλερ ήταν ο πρώτος που επεχείρησε να εξαγάγει μαθηματικές προβλέψεις των ουράνιων κινήσεων από φυσικά αίτια. Συνδυάζοντας τη βαθιά φυσική σκέψη του με τις ακριβέστερες παρατηρήσεις με γυμνό μάτι, τις οποίες είχε πραγματοποιήσει ο Τύχο Μπράχε, ο Κέπλερ μπόρεσε να ανακαλύψει τους τρεις νόμους των πλανητικών κινήσεων που σήμερα είναι γνωστοί με το όνομά του.
Ο Ισαάκ Νεύτων ανέπτυξε παραπέρα τους δεσμούς μεταξύ της φυσικής και της αστρονομίας με τον Νόμο της παγκόσμιας έλξεως. Συνειδητοποιώντας ότι η ίδια δύναμη που προκαλούσε την πτώση των ανικειμένων πάνω στην επιφάνεια της Γης συγκρατούσε και τη Σελήνη στην τροχιά της, ο Νεύτων μπόρεσε να εξηγήσει με ένα ενιαίο θεωρητικό πλαίσιο όλα τα γνωστά βαρυτικά φαινόμενα (η πρώτη μεγάλη ενοποίηση στη φυσική). Στο τρίτομο έργο του Philosophiae Naturalis Principia Mathematica μπόρεσε να εξαγάγει τους νόμους του Κέπλερ δεχόμενος απλώς τον νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου για την παγκόσμια έλξη.

Ολοκληρώνοντας τη νέα εικόνα

Πέρα από την Αγγλία, η θεωρία του Νεύτωνα χρειάσθηκε δεκαετίες για να επικρατήσει. Η θεωρία των δινών του Καρτέσιου κυριαρχούσε στη Γαλλία, ενώ οι μεγαλύτεροι ίσως επιστήμονες της ηπειρωτικής Ευρώπης εκείνη την εποχή, οι Κρίστιαν Χόυχενς και Γκότφριντ Βίλχελμ Λάιμπνιτς, όπως και ο αστρονόμος Ζακ Κασινί, αποδέχθηκαν μόνο μερικές πλευρές της νευτώνειας θεωρίας, προτιμώντας τις δικές τους, περισσότερο «φιλοσοφικές», θεωρίες. Μόνο όταν ο Βολταίρος δημοσίευσε μία εκλαϊκευμένη παρουσίαση της νευτώνειας βαρύτητας το 1738 άλλαξε το κλίμα. Το 1748 η Γαλλική Ακαδημία Επιστημών προσέφερε ένα βραβείο για την επίλυση των βαρυτικών διαταραχών που επέφεραν ο Δίας και ο Κρόνος, κάτι που επιτεύχθηκε από τους Όιλερ και Λαγκράνζ. Πριν τελειώσει ο 18ος αιώνας, ο Λαπλάς ολοκλήρωσε την πλήρη ερμηνεία όλων των κινήσεων των ουράνιων σωμάτων.
Παραλλήλως, ο Έντμουντ Χάλλεϋ στην Αγγλία κατόρθωσε να προβλέψει την επιστροφή το 1758 του κομήτη που σήμερα είναι γνωστός με το όνομά του. Ο Ουίλιαμ Χέρσελ ανεκάλυψε το 1781 τον πρώτο πλανήτη μετά την αρχαιότητα, τον Ουρανό. Το κενό ανάμεσα στις τροχιές των πλανητών Άρη και Δία που διαπιστώθηκε με τον [[Κανόνας του Μπόντε|νόμος Μπόντε-Τίτιους] συμπληρώθηκε με την ανακάλυψη των πρώτων αστεροειδών Δήμητρας και Παλλάδος το 1801 και το 1802. Οι ακριβείς αστρομετρικές παρατηρήσεις επέτρεψαν για πρώτη φορά την ανίχνευση και μέτρηση ετήσιας ηλιοκεντρικής παραλλάξεως αστέρα (του 61 Κύκνου), το 1838 από τον Φρίντριχ Βίλχελμ Μπέσελ, επιβεβαιώνοντας για πρώτη φορά άμεσα το ότι η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, αλλά και τις τεράστιες αποστάσεις μεταξύ των αστέρων.

Η νεότερη αστρονομία και αστροφυσική

Τον 19ο αιώνα ο Γιόζεφ φον Φράουνχοφερ διαπίστωσε ότι όταν το ηλιακό φως αναλύεται από ένα πρίσμα, στο φάσμα που προκύπτει υπάρχουν πολλές σκοτεινές φασματικές γραμμές (συγκεκριμένα μήκη κύματος στα οποία υπάρχει πολύ λιγότερο φως). Επίγεια πειράματα με καυτά αέρια απέδειξαν ότι οι ίδιες γραμμές μπορούσαν να παρατηρηθούν και στα δικά τους φάσματα, με την καθεμιά να αντιστοιχεί και σε ένα στοιχείο της ύλης. Αποδείχθηκε έτσι ότι ο Ήλιος αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο (το δεύτερο στοιχείο ονομάσθηκε έτσι ακριβώς επειδή ανακαλύφθηκε πρώτα στο ηλιακό φάσμα και μετά στη Γη). Κατά τον 20ό αιώνα η φασματοσκοπία επικεντρώθηκε ακριβώς στη μελέτη αυτών των γραμμών και προόδευσε εξαιτίας κυρίως της ερμηνείας τους με βάση τη νέα θεωρία της κβαντικής μηχανικής.
Με την είσοδο του 20ού αιώνα άρχισαν και οι πρώτες σημαντικές συνεισφορές των γυναικών στην αστρονομία. Η Ενριέττα Σ. Λίβιτ ανεκάλυψε τη σχέση μεταξύ χρόνου μεταβολής του φωτός και απόλυτης λαμπρότητας στους  κηφείδες, σχέση την οποία η ίδια ανέπτυξε σε μια ισχυρή μέθοδο για τον προσδιορισμό αποστάσεων μακρινών αστέρων και κοντινών γαλαξιών. Η Άννι Τζαμπ Κάνον οργάνωσε την ταξινόμηση των αστέρων σε φασματικούς τύπους σύμφωνα με την επιφανειακή θερμοκρασία τους, ενώ η Σεσίλια Πέιν-Γκαπόσκιν υπέδειξε με τη διδακτορική διατριβή της ότι ο Ήλιος (και συνεπώς και οι άλλοι κανονικοί αστέρες) αποτελείται κυρίως από υδρογόνο.

Η διαστολή του Σύμπαντος και η σύγχρονη κοσμολογία

Οι σημαντικότερες και περισσότερες γνώσεις μας για το Σύμπαν ως σύνολο και τη δημιουργία του αποκτήθηκαν τον 20ό αιώνα. Με τη βοήθεια της φωτογραφίας και πολύ ισχυρότερων τηλεσκοπίων διεξάχθηκαν αντικειμενικές παρατηρήσεις πολύ αμυδρότερων σωμάτων. Τότε ο Ήλιος βρέθηκε να αποτελεί έναν από πολλά δισεκατομμύρια αστέρες ενός γαλαξία, ανάμεσα σε χιλιάδες άλλους γαλαξίες, όπως κατέδειξε ο Έντγουιν Χαμπλ, ο οποίος βρήκε ότι το λεγόμενο ως τότε «σπειροειδές νεφέλωμα της Ανδρομέδας» ήταν ένας τέτοιος γαλαξίας, όπως και πολλά άλλα. Επιπλέον, ανακαλύφθηκε ότι οι γαλαξίες σε μεγάλες αποστάσεις απομακρύνονται με ταχύτητα ανάλογη της αποστάσεως (νόμος του Χαμπλ).
Η φυσική κοσμολογία, κλάδος τόσο της φυσικής, όσο και της αστρονομίας, πραγματοποίησε τεράστια πρόοδο τον 20ό αιώνα, με την πρότυπη θεωρία της Μεγάλης Αρχικής Εκρήξεως να στηρίζεται ιδιαίτερα από τα παρατηρησιακά δεδομένα: τον νόμο του Χαμπλ, τη κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων και τις σχετικές περιεκτικότητες του Σύμπαντος στα ελαφρά στοιχεία της ύλης.

Νέα παράθυρα στο Σύμπαν

Από τα τέλη του 19ου αιώνα οι επιστήμονες άρχισαν να ανακαλύπτουν μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που ήταν αόρατες στο ανθρώπινο μάτι: ακτίνες Χ, ακτίνες γ, ραδιοκύματα-μικροκύματα, υπεριώδες και υπέρυθρο φως. Μετά την έναρξη της διαστημικής εποχής, η παρατήρηση σε αυτές τις ακτινοβολίες είχε μεγάλη επίδραση στην αστρονομία και σήμερα είναι αναγνωρισμένοι οι παρατηρησιακοί κλάδοι της αστρονομίας υπερύθρου, της ραδιοαστρονομίας (σε αυτή μπορούν να γίνουν και επίγειες παρατηρήσεις, με ραδιοτηλεσκόπια), της αστρονομίας ακτίνων Χ και της αστρονομίας ακτίνων γ. Ανακαλύφθηκαν έτσι «εξωτικά» είδη ουράνιων σωμάτων, όπως οι αστέρες νετρονίων (ως πάλσαρ) και, με έμμεσο τρόπο, οι μαύρες τρύπες.
Η ανάλυση του φωτός και στην οπτική αστρονομία γνώρισε επίσης μεγάλη πρόοδο, καθώς στη φασματοσκοπία προστέθηκαν η φωτομετρία και η πολωσιμετρία. Τέλος, η αστρονομία προχώρησε και πέρα από την ανίχνευση και ανάλυση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με τις πολλά υποσχόμενες για το μέλλον περιοχές της αστρονομίας νετρίνων και των παρατηρήσεων βαρυτικών κυμάτων.