Astronomiens historie

Astronomi er verdens eldste naturvitenskap, med en historie som strekker seg til antikken og opphav i religiøse tradisjoner fra forhistorisk tid. Disse tradisjonene lever fremdeles i astrologien, som lenge har vært sammenflettet med astronomien. Det var først på 1700-tallet siste halvdel at disse begrepene ble adskilte i vesten.
Tidlig astronomi bestod av observasjoner av regelmessige bevegelser hos synlige himmellegemer. Slike tidlige astronomiske studier kunne for eksempel gå ut på å analysere solens posisjon over horisonten og hvordan stjernehimmelens utseende ble forandret i løpet av et år. I visse kulturer brukes astronomiske data for å skape astrologiske prognoser.
Astronomer kunne tidlig skille mellom stjerner og planeter ettersom stjerner holder seg i tilnærmet samme posisjon over flere århundrer, i motsetning til planeter som forflytter seg merkbart over relativt kort tid.
Tidlige kulturer anså himmellegemer som guder og ånder. De satte disse objektene og deres bevegelser i forbindelse med fenomener som regn, tørke, årstider og tidevann. Det er en generell antakelse at de første «profesjonelle» astronomene var prester, og at deres forståelse av himlene ble ansett for å være «guddommelig», derav astronomenes opprinnelige forbindelse til det vi nå kjenner som astrologi. Enkelte steder, som i tilfellet med Stonehenge, har tidlige kulturer reist store monumenter som sannsynligvis også hadde bruksområde innen astronomiske og religiøse funksjoner.
Verdens kalendre har oftest blitt bestemt av solens og månens baner. Å måle dagens, månedens og årets lengde var viktig for jordbruksfellesskapet, hvor det var viktig å så og høste på rett tid av året. Den nå vanligste forekommende gregorianske kalenderen er basert på den romerske kalenderen som delte året inn i tolv måneder hvis lengde vekslet mellom 30 og 31 dager. I år 46 f.Kr. introduserte Julius Cæsar den julianske kalenderen med skuddår.

Tidlig historie

Tidlige kulturer identifiserte himmellegemer med guder og ånder. De satte disse objektene og deres bevegelser i forbindelse med fenomener som regn, tørke, årstider og tidevann. Det er en generell antakelse at de første «profesjonelle» astronomene var prester, og at deres forståelse av himlene ble ansett for å være «guddommelig», derav astronomenes opprinnelige forbindelse til det vi nå kjenner som astrologi.
Enkelte steder, som i tilfellet med Stonehenge, har tidlige kulturer reist store monumenter som sannsynligvis også hadde bruksområde innen astronomi. I tillegg til sine seremonielle studier kunne monumentet brukes til å beregne årstider, noe som er viktig for når man skal så, og også til å beregne lengden av ett år.
Etterhvert som de tidligste sivilisasjonene utviklet seg, spesielt i Mesopotamia, Kina, Egypt, Hellas, India og Sentral-Amerika, ble det bygd tidlige observatorier og utforskningen av universet ble påbegynt. Den største delen av tidlig astronomi besto i kartlegging av stjerners og planeters posisjoner, en vitenskap som nå heter astrometri. Ut fra disse observasjonene ble det utformet tidlige ideer om planetenes bevegelser, og jordens, solens og månens plass i universet ble utforsket filosofisk. Jorden ble i antikken ansett for å være universets midtpunkt med solen, månen og stjernene i bane rundt seg. Dette er kjent som den geosentriske modell eller det ptolemeiske verdensbilde, oppkalt etter Ptolemaios.
Det ble gjort noen få betydningsfulle astronomiske oppdagelser før teleskopets tid. Vinkelen på jordens aksehelning, som er årsaken til årstidene, ble oppdaget så tidlig som omkring 1000 f.Kr. av kineserne. Kaldeerne i Mesopotamia oppdaget at måneformørkelser opptrådte i en tilbakevendende syklus kalt saros-syklusen.

Den greske astronomien

På 100-tallet f.Kr. ble månenes størrelse og avstand fra jorden beregnet av Hipparkhos.
De fleste astronomer i antikken begrenset seg bevisst til utelukkende å lage matematiske modeller av planetene og fiksstjernene, fordi himmellegemene var så fjerne og opphøyde at sikker kunnskap om dem ikke kunne nås langs vitenskapens vei. Fenomenenes dypere årsaker var forbeholdt filosofene og fornuften, der mange støttet seg til Platon eller Aristoteles. Aristoteles mente jorda var i sentrum av universet, og all bevegelse fra månens bane og utover gikk i sirkelforma baner og med jevne hastigheter. Den greske astronomiens forskningsprogram var dermed å redusere bevegelsene til kombinasjoner av jevne sirkelbevegelser. Dette ble gjort i spenningsfeltet mellom nøyaktighet og enkelthet, da astronomiens viktigste oppgave var å gi det matematiske grunnlaget for astrologi.
Det fantes flere alternative modeller av universet i gresk astronomi, den viktigste og den som etter hvert ble det dominerende var det ptolemeiske verdensbilde.

I middelalderen

Under middelalderen skjedde det lite innen astronomien i Europa, i hvert fall fram til 1200-tallet da de «Alfonsinske tabellene» ble tatt frem. Den greske astronomien blomstret imidlertid videre i islamsk astronomi og andre deler av verden. Noen av de fremstående muslimske astronomene som sto bak viktige bidrag til astronomien var perserne Abu Rayhan Biruni, Al-Battani og Thābit. Astronomer på den tiden innførte arabiske navn på mange av stjernene, hvorav de fleste av disse fortsatt er i bruk. Eksempler på slike er Altair og Aldebaran, hvis navn kan henledes til de arabiske ordene for henholdsvis Den flyvende ørnen og (for)følgeren.
I løpet av siste halvdel av 900-tallet ble det bygd et større observatorium i nærheten av Teheran av astronomen al-Khujandi, som også beregnet jordaksens helning i forhold til solen. I Persia satte Omar Khayyám sammen en rekke tabeller og reformerte kalenderen, noe som gjorde den mere nøyaktig enn den julianske kalenderen, og snarlik den gregorianske kalenderen. Hans beregning av årets lengde til 365,24219858156 dager var bemerkelsesverdig korrekt, og det store antall desimaler tyder på stor selvsikkerhet i beregningene. I dag vet man at verdien endres på sjette desimalen i løpet av under et menneskes livslengde; på slutten av 1800-tallet var året beregnet til 365,242196 dager, mens tallet nå beregnes til 365,242190 dager på ett år.
Også i Det bysantinske rike blomstret den antikke greske astronomien. På 1300-tallet forbedret Gregorius Chioniades den ptolemeiske modell, han forbedret også beskrivelsene av månens og Merkurs bane.

Den vitenskapelige revolusjonen

På 1500-tallet kom det flere forslag til modeller. Kopernikus foreslo i sin bok «De revolutionibus orbium coelestium» en heliosentrisk modell av solsystemet, hvor man betraktet solen for å være i sentrum istedenfor jorden. Hans arbeid ble forsvart, utvidet og korrigert av Johannes Kepler og Galileo Galilei. Galileo revolusjonerte astronomien gjennom sin bruk av teleskop for å forsterke observasjonene. Han oppdaget på denne måten blant annet Jupiters fire største måner, og også at Venus framsto i faser, slik som jordens måne. Disse oppdagelsene forsterket oppfatningen av den heliosentriske teorien.
Kepler var først ute med et system som på en riktig måte fremstilte detaljer rundt planetenes bevegelse med solen som sentrum, noe han gjorde ved hjelp av Tycho Braches omhyggelige og nøye observasjoner. Han lyktes imidlertid ikke med å utforme en teori bak de lovene han beskrev. Dette gjorde i stedet Sir Isaac Newton i forbindelse med oppdagelsen av sine bevegelseslover og tyngdekraften i en endelig forklaring av planetenes bevegleser. Newton utviklet også speilteleskopet.
Videre oppdagelser fulgte i takt med at størrelsen og kvaliteten på teleskopene utviklet seg. Mer omfattende oversikter over stjerner ble laget av Lacaille. Astronomen Herschel laget på sin side en detaljert tabell over stjernetåker og stjernehoper, og oppdaget også planeten Uranus. Avstanden til en annen stjerne ble beregnet for første gang i 1838 da Friedrich Bessel målte opp tilsynelatende forflytningen av 61 Cygni mot eksterne stjerner i bakgrunnen når jorden beveget seg rundt solen. Det vil si, når jorden beveger seg rundt solen ser vi målstjernen i noe ulike vinkler mot bakgrunnen. Denne vinkelen kalles parallakse og er direkte relatert til avstanden til stjernen.
I løpet av 1800-tallet førte økt oppmerksomhet rundt trelegemeproblemet av Euler, Clairaut og D'Alembert til mere nøyaktige forutsigelser av månens og planetenes bevegelser. Dette arbeidet ble ytterligere forbedret av Lagrange og Laplace, som beregnet månens og planetenes masser ved hjelp av perturbasjoner, det vil si forstyrrelser i deres baner.

Moderne astronomi

Det ble gjort store framskritt innen astronomi i forbindelse med introduksjonen av ny teknologi som spektroskopi og fotografi. Fraunhofer oppdaget under studier av solens spektrum 1814-15 om lag 600 emisjonslinjer, som Kirchhoff i 1859 tilskrev eksistensen av ulike grunnstoff i solen som årsak. Med denne informasjonen kunne man bevise at stjernene lignet vår egen sol, men med en stor variasjon av temperatur, masse og størrelse.
At galaksen som jorden tilhører, Melkeveien, er en separat samling stjerner ble ikke bevist før på 1900-tallet. Samtidig ble eksistensen av andre galakser påvist, og man kom snart fram til at universet ekspanderte ettersom de fleste andre galakser forflyttet seg bort fra oss. Jo lengre unna de var, jo raskere forflyttet de seg bort fra oss. Moderne astronomi har også muliggjort oppdagelsen av mange eksotiske objekter, som kvasarer, pulsarer, blasarer og radiogalakser. Disse observasjonene har blitt brukt for å utvikle fysikkteorier for å beskrive enkelte av disse objektene i form av sorte hull og nøytronstjerner. Kosmologien gjorde enorme framskritt i løpet av 1900-tallet, med modellen av Big Bang vel understøttet av bevis fra astronomi og fysikk, for eksempel ved  kosmisk bakgrunnsstråling, Hubbles–Lemaîtres lov og den kosmologiske sammensetningen av grunnstoffer i verdensrommet.