Tähtitieteen historia

Esihistoria

Ihmisen esihistoriallisina aikoina tähtitiede liittyi useissa kulttuureissa uskonnollisuuteen. Taivaankappaleet yhdistettiin henkiin tai jumaliin, ja niiden liikkeet puolestaan yhdistettiin säännöllisiin tapahtumiin (sade- ja kuivakausi, vuorovesi, vuodenajat ja niin edelleen). Ensimmäiset tähtitaivaan tutkijat olivat todennäköisesti pappeja tai muita hengellisiä johtohenkilöitä. Sekä uskonnollisia menoja että tähtitaivaan havainnointia varten rakennettiin ympäri maailmaa rakennelmia, niistä ehkä kuuluisimpana Stonehenge Englannissa.

Antiikki

Antiikin filosofit kehittivät erilaisia malleja taivaankappaleiden liikkeiden selittämiseksi. Esimerkiksi Filolaos esitti, että Aurinko, Maa ja planeetat kiersivät hänen olettamaansa keskustulta. Aristarkhos esitti jo noin 280 eaa., että Maa kiertää Aurinkoa. Eratosthenes arvioi maapallon ympärysmitan varsin tarkasti tutkimalla varjojen kulmia toisistaan kaukana olevilla paikoilla. Hipparkos mittasi muun muassa Maan prekession ja laati ensimmäisen tähtiluettelon. Hänen tähtikarttansa ilmeisesti löydettiin uudestaan vuoden 2005 alussa eräästä Atlasta esittäneestä patsaasta. Klaudios Ptolemaios julkaisi noin 140-luvulla jaa. Almagestin, jonka määrittelemä maakeskinen malli kaikkeudesta pysyi yleisesti hyväksyttynä Euroopassa yli tuhat vuotta. Sen mukaan Maa oli maailmankaikkeuden keskipiste, jota Kuu, Aurinko, planeetat ja tähdet kiersivät kukin omalla kehällään.

Keskiaika Euroopassa ja Lähi-idässä

Euroopassa tähtitieteen kehitys lähes pysähtyi keskiajalla. Maakeskinen kaikkeuskäsitys oli vallalla, ja varhaisissa yliopistoissa tähtitiede oli yksi seitsemästä opetuksen perusaineesta (niin sanotut seitsemän vapaata taidetta). Sen sijaan arabimaailmassa astronomit kehittivät tieteen siihen mennessä korkeimmalle tasolleen. Antiikinaikaisia kreikankielisiä teoksia käännettiin arabiaksi ja säilytettiin kirjastoissa, joissa monet niistä selvisivät meidän päiviimme asti. 800-luvulla al-Farghani kirjoitti taivaankappaleiden liikkeistä ja 900-luvulla al-Khujandi rakennutti Teheraniin, silloiseen Persiaan, suuren observatorion, jossa hän pystyi laskemaan Maan akselin kaltevuuden. Samoin Persiassa Omar Khayyám loi kalenterin, joka oli selvästi tarkempi kuin juliaaninen kalenteri ja hiukan gregoriaanistakin tarkempi: siinä tulee virhettä yksi päivä 3770 vuodessa, kun taas gregoriaanisessa virhettä tulee päivä 3330 vuodessa.

Renessanssi ja kopernikaaninen vallankumous

Tähtitieteessä renessanssi koitti Nikolaus Kopernikuksen esiteltyä aurinkokeskisen järjestelmänsä vuonna 1543. Tyko Brahen tekemien tarkkojen planeettahavaintojen pohjalta Johannes Kepler muotoili kolme planeettojen liikettä koskevaa lakia vuosina 1609–1618. Vuosina 1609–1610 Galileo Galilei teki ensimmäiset kaukoputkihavaintonsa, joista tärkein oli Jupiterin neljän suurimman kuun löytäminen. Koska ensimmäistä kertaa oli silmin havaittu, etteivät kaikki taivaankappaleet kiertäneet Maata, alkoi erityisesti katolisen kirkon ylläpitämä maakeskinen maailmankuva lopullisesti murtua.

Taivaanmekaniikan synty

Isaac Newton yhdisti 1600-luvun lopulla fysiikan tähtitieteeseen. Vuonna 1687 julkaisemassaan Principiassa Newton esitti liikelakinsa ja painovoimateoriansa, jotka pätivät maapallon ohella myös muualla maailmankaikkeudessa. Painovoimalain ja liikelakien avulla pystyttiin selittämään myös Keplerin lait, mikä loi vankan pohjan taivaanmekaniikan synnylle. Newton siis yhdisti matemaattisesti kaksi aikaisemmin täysin erillisiltä vaikuttanutta ilmiömaailmaa, taivaankannen ja maanpinnan liikeilmiöt. Lisäksi hän kehitti peilikaukoputken vuonna 1668 ja havaitsi, että Auringon valkoinen valo voidaan jakaa spektrin väreihin.

Moderni tähtitiede

Vuonna 1859 Gustav Kirchhoff huomasi, että tähtien spektreissä olevat kapeat tummat viivat ovat seurausta siitä, että tietyt alkuaineet ovat absorboineet itseensä kyseisen kaistaleen valon aallonpituusalueesta. Vuosisadan lopulla spektrianalyysi ja tähtivalokuvaus kehittyivät voimakkaasti. Valokuvauksen avulla kyettiin havainnoimaan paljon himmeämpiä kohteita, kuin mitä oli paljain silmin mahdollista nähdä kaukoputken okulaarin kautta. Vuonna 1910 havaittiin kaukaisten galaksien (joita vielä silloin luultiin pelkiksi tähtisumuiksi) suuri punasiirtymä, ja Edwin Hubble osoitti vuonna 1923, että Andromedan galaksi on Linnunradan ulkopuolinen kohde. Albert Einsteinin vuosina 1907–1915 kehittämä yleinen suhteellisuusteoria muutti voimakkaasti käsitystä maailmankaikkeudesta. Suhteellisuusteoria selitti ilmiöitä, joita Newtonin lait eivät kyenneet selittämään – muun muassa Merkuriuksen liikerata selittyi vasta suhteellisuusteorian avulla. 1960-luvulla löydettiin muun muassa kvasaarit, pulsarit ja kosminen taustasäteily. Tekniikan kehittyessä 1900-luvulla tähtitiede on kokenut valtavia edistysaskeleita lyhyessä ajassa, ja uusia löytöjä tehdään jatkuvasti avaruusluotainten, modernien teleskooppien sekä tietokoneiden avulla.