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.

Προϊστορική Ευρώπη

Από το 1990 μέχρι σήμερα η κατανόησή μας για τους προϊστορικούς Ευρωπαίους έχει μεταβληθεί σημαντικά από ανακαλύψεις αρχαίων αντικειμένων αστρονομικού περιεχομένου σε διάφορες περιοχές της Ευρώπης. Τα τέχνεργα φανερώνουν ότι οι Ευρωπαίοι της Νεολιθικής Εποχής και της Εποχής του Χαλκού είχαν προχωρημένες γνώσεις μαθηματικών και αστρονομίας.

Μεταξύ των ανακαλύψεων αυτών είναι και οι παρακάτω:

 Ραβδιά από οστό που χρονολογούνται ακόμα και στο 35000 π.Χ. φέρουν χαραγμένα σημάδια που αντιστοιχούν στην παρακολούθηση των φάσεων της Σελήνης.
 Το ημερολόγιο του Γουόρεν Φηλντ, στην κοιλάδα του ποταμού Ντη (Dee), στο Αμπερντήνσιρ της Σκωτίας. Βρέθηκε σε ανασκαφή το 2004, αλλά μόλις το 2013 αποκαλύφθηκε ως εύρημα μεγάλης σημασίας: είναι μέχρι σήμερα το αρχαιότερο γνωστό ημερολόγιο στον κόσμο, συντεταγμένο περί το 8000 π.Χ., δηλαδή περίπου 50 και πλέον αιώνες αρχαιότερο από όλα τα άλλα ημερολόγια. `Εχει τη μορφή ενός πρώιμου μεσολιθικού μνημείου με μία σειρά από 12 λακκουβάκια, που φαίνεται να βοηθούσαν τον παρατηρητή να παρακολουθεί τους σεληνιακούς μήνες με τις φάσεις της Σελήνης. Είναι επίσης ευθυγραμμισμένο με την ανατολή του ήλιου κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο, συντονίζοντας έτσι το ηλιακό έτος με τους κύκλους της Σελήνης. Το μνημείο έχει συντηρηθεί και τροποποιηθεί κατά περιόδους, ίσως και εκατοντάδες φορές, ως απάντηση στους μετατοπιζόμενους ηλιακούς και σεληνιακούς κύκλους, κατά τη διάρκεια 6 χιλιάδων ετών, μέχρι που έπαψε να χρησιμοποιείται, πριν από 4 χιλιάδες χρόνια.
 Ο Κύκλος του Γκόζεκ στη Γερμανία ανήκει στον πολιτισμό της γραμμικής ταινιωτής κεραμικής. Ανακαλύφθηκε το 1991, αλλά η σημασία του φανερώθηκε μετά τη δημοσίευση αποτελεσμάτων αρχαιολογικών ανασκαφών, το 2004. Η θέση είναι μια από εκατοντάδες παρόμοιες κυκλικές περιφράξεις, που κατασκευάσθηκαν σε μια περιοχή που περιλαμβάνει την Αυστρία, τη Γερμανία και την Τσεχία σε μια χρονική περίοδο δύο αιώνων, με έναρξη λίγο μετά το 5000 π.Χ..
 Ο Δίσκος της Νέμπρα είναι ένας ορειχάλκινος δίσκος από την Εποχή του Ορείχαλκου, που ήταν θαμμένος όχι πολύ μακριά από τον Κύκλο του Γκόζεκ, στη Σαξωνία-Άνχαλτ και χρονολογείται από το 1600 π.Χ.. Με διάμετρο 30 εκατοστά, δείχνει χρυσά σύμβολα πάνω στην γαλαζοπράσινη πατίνα (από την οξείδωση). Ανακαλύφθηκε από αρχαιοκάπηλους το 1999 και ανακτήθηκε στην Ελβετία το 2002. Σύντομα αναγνωρίσθηκε ως θεαματική ανακάλυψη, από τις σημαντικότερες του 20ού αιώνα. Η έρευνα απεκάλυψε πως ο δίσκος ήταν σε χρήση περίπου 400 έτη προτού θαφτεί (δηλαδή από το 2000 π.Χ.), αλλά η χρήση του είχε λησμονηθεί όταν θάφτηκε. Τα χρυσά ένθετα παριστάνουν την πανσέληνο, ένα λεπτό μισοφέγγαρο (φάση 4 ή 5 ημερών) και την Πούλια σε μία συγκεκριμένη σχετική θέση, που αντιπροσωπεύει την αρχαιότερη γνωστή αναπαράσταση ουράνιου φαινομένου. Δώδεκα σεληνιακοί (συνοδικοί) μήνες περνούν σε 354 ημέρες, απαιτώντας από ένα ημερολόγιο να εισάγει έναν «δίσεκτο» μήνα κάθε δύο ή τρία έτη προκειμένου να παραμένει συγχρονισμένο με τις εποχές του έτους (καθιστάμενο έτσι σεληνοηλιακό). Οι αρχαιότερες γνωστές περιγραφές αυτού του συντονισμού καταγράφηκαν από τους Βαβυλώνιους τον 6ο ή τον 7ο αιώνα π.Χ., πάνω από χίλια χρόνια αργότερα. Αυτές οι περιγραφές επαλήθευσαν τη γνώση της ουράνιας παραστάσεως του δίσκου ως την ακριβή διάταξη που έδειχνε πότε έπρεπε να εισαχθεί ο εμβόλιμος μήνας σε ένα σεληνοηλιακό ημερολόγιο, καθιστώντας τον έτσι ένα αστρονομικό ρολόι για τη ρύθμιση ενός τέτοιου ημερολογίου, χίλια και περισσότερα χρόνια πριν από οποιαδήποτε άλλη γνωστή μέθοδο.
 Η θέση Κόκινο, 5 περίπου στρεμμάτων, που ανακαλύφθηκε το 2001 πάνω σε εσβεσμένο ηφαιστειακό κώνο, σε υψόμετρο 1.013 μέτρων, στη Βόρεια Μακεδονία. Περί το 1900 π.Χ. κατασκευάσθηκε εκεί ένα αστεροσκοπείο της Εποχής του Ορείχαλκου, εξυπηρετώντας αδιάλειπτα τη γειτονική κοινότητα μέχρι το 700 π.Χ. περίπου. Ο κεντρικός χώρος χρησίμευε για την παρατήρηση της ανατολής του ήλιου και της πανσελήνου. Τρία σημάδια αντιστοιχούν στην ανατολή του ήλιου κατά τα ηλιοστάσια και τις ισημερίες. Τέσσερα ακόμα δίνουν τις μέγιστες και ελάχιστες αποκλίσεις της πανσελήνου κατά το θέρος και τον χειμώνα. Υπάρχουν και δύο σημάδια που μετρούν τα μήκη των συνοδικών μηνών. Μαζί, τα σημάδια συμφιλιώνουν τον σεληνιακό και τον ηλιακό κύκλο στους 235 τέτοιους μήνες που αντιστοιχούν σε 19 ηλιακά έτη, ρυθμίζοντας έτσι ένα σεληνιακό ημερολόγιο. Σε μία έκταση ξέχωρη από τον κεντρικό χώρο, ευρισκόμενη χαμηλότερα αυτού, 4 πέτρινοι θρόνοι βρίσκονται σε μια γραμμή βορρά-νότου, μαζί με όρυγμα σκαμμένο στο ανατολικό τείχος. Το όρυγμα επιτρέπει στις ακτίνες του ανατέλλοντος ηλίου να πέφτουν μόνο πάνω στον δεύτερο θρόνο, στα μέσα του καλοκαιριού (περ. 31 Ιουλίου). Χρησίμευε προφανώς για κάποια τελετουργία που θα συνέδεεε τον άρχοντα με τον τοπικό ηλιακό θεό, ενώ ταυτοχρόνως σημείωνε την ώρα του θερισμού των σιτηρών.
 Τα χρυσά καπέλα που βρέθηκαν στη Γερμανία, τη Γαλλία και την Ελβετία, και χρονολογούνται από το 1400 ως το 800 π.Χ., συνδέονται με τον πολιτισμό Urnfield. Είναι διακοσμημένα με ελικοειδές μοτίβο του Ηλίου και της Σελήνης. Αποτελούσαν πιθανώς ένα είδος ημερολογίου για τη βαθμονόμηση της διαφοράς μεταξύ ενός σεληνιακού και ενός ηλιακού ημερολογίου.

Αρχαιότητα

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.

Αίγυπτος

Οι ακριβείς αστρονομικοί προσανατολισμοί των αιγυπτιακών πυραμίδων παρέχουν μια μακραίωνη επίδειξη του υψηλού βαθμού τεχνικών ικανοτήτων και παρακολουθήσεως των ουρανών, που επιτεύχθηκε κατά την 3η χιλιετία π.Χ.. Καθώς έχει αποδειχθεί, οι πυραμίδες ήταν ευθυγραμμισμένες με τον πολικό αστέρα της εποχής τους, που εξαιτίας της μεταπτώσεως δεν ήταν ο σημερινός Πολικός Αστέρας, αλλά ο Θουμπάν, ένας αμυδρός αστέρας στον αστερισμό Δράκοντα. Η αρχαιοαστρονομική διερεύνηση του ναού του Άμμωνος-Ρα στο Καρνάκ (Αίγυπτος), συνυπολογιζόμενης της μεταβολής της λοξώσεως της εκλειπτικής με την πάροδο των αιώνων, έδειξε ότι ο μεγάλος ναός ήταν ευθυγραμμισμένος με την ανατολή του ήλιου κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο. Το μήκος του διαδρόμου που διάνυε το ηλιακό φως περιόριζε πολύ τον φωτισμό σε άλλες εποχές του έτους.

Η αστρονομία διεδραμάτιζε σημαντικό ρόλο σε θρησκευτικά ζητήματα, όπως στον καθορισμό των ημερομηνιών εορτών και των ωρών της νύκτας. Οι τίτλοι αρκετών «βιβλίων των ναών» που διασώζονται καταγράφουν τις κινήσεις του Ήλιου, της Σελήνης και των αστέρων. Η ηλιακή ανατολή του Σειρίου (αιγυπτ. Σοπντέτ, ελλην. Σῶθις), επειδή συνέπιπτε με την αρχή της ετήσιας πλημμύρας του Νείλου (το σημαντικότερο γεγονός στην αρχαία Αίγυπτο), αποτέλεσε την αρχή του έτους στο αρχαίο αιγυπτιακό ημερολόγιο.

Γράφοντας στη ρωμαϊκή περίοδο, ο Κλήμης ο Αλεξανδρεύς μάς δίνει μια ιδέα της σημασίας των αστρονομικών παρατηρήσεων στις ιερές τελετουργίες:

«Και μετά ο Αοιδός προχωρεί τον ὡροσκόπον, κρατώντας στα χέρια του ένα ὡρολόγιον και έναν φοίνικα, τα σύμβολα της αστρολογίας. Πρέπει να γνωρίζει απ' έξω τα Ερμητικά αστρολογικά βιβλία, που είναι τέσσερα. Από αυτά, ένα αφορά τη διάταξη των ορατών απλανών αστέρων, ένα τις θέσεις του Ηλίου, της Σελήνης και των πέντε πλανητών, ένα τις συνόδους και τις φάσεις του Ηλίου και της Σελήνης, και ένα τις ανατολές τους».

Τα όργανα του αστρολόγου (ωρολόγιον και φοίνιξ) είναι στην πραγματικότητα ένα νήμα της στάθμης και ένα όργανο διοπτεύσεως. Ταυτοποιήθηκαν ως δύο εικονιζόμενα αντικείμενα στο Αιγυπτιακό Μουσείο του Βερολίνου: μία κοντή λαβή από την οποία κρέμεται ένα νήμα της στάθμης και ένα κλαδί φοινικιάς με σχισμή διοπτεύσεως στο πλατύ άκρο. Τα «Ερμητικά» βιβλία που αναφέρονται είναι τα αιγυπτιακά θρησκευτικά κείμενα και μάλλον δεν έχουν σχέση με τον ελληνιστικό Ερμητισμό.

Από τους πίνακες αστέρων στην οροφή των τάφων των Ραμσή ΣΤ΄ και Ραμσή Θ΄ φαίνεται ότι για τον προσδιορισμό των ωρών της νύχτας ένας άνθρωπος καθόταν στο έδαφος σε κλίση τέτοια ώστε η γραμμή προς τον πολικό αστέρα περνούσε από την κορυφή της κεφαλής του. Στις διαφορετικές νύχτες του έτους η κάθε ώρα καθοριζόταν από έναν απλανή αστέρα, ο οποίος μεσουρανούσε ή σχεδόν μεσουρανούσε σε αυτή. Η θέση αυτών των αστέρων στη συγκεκριμένη ώρα δίνεται από τους πίνακες της οροφής με όρους όπως «στο κέντρο», «στο αριστερό μάτι», «στον δεξιό ώμο», κλπ.. Σύμφωνα με τα κείμενα, κατά τη θεμελίωση ή ανακατασκευή ναών, ο άξονας του βορρά προσδιοριζόταν με την ίδια μέθοδο, και μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ήταν και η συνήθης για αστρονομικές παρατηρήσεις. Σε προσεκτικά χέρια, θα μπορούσε να δώσει αποτελέσματα υψηλής ακρίβειας.

Αρχαία Ελλάδα και ελληνιστικός κόσμος

Οι Αρχαίοι Έλληνες ανέπτυξαν την αστρονομία, την οποία αντιλαμβάνονταν ως κλάδο των μαθηματικών, σε επίπεδα υψηλής πολυπλοκότητας. Τα πρώτα γεωμετρικά τριδιάστατα πρότυπα («μοντέλα») για την ερμηνεία των φαινομενικών κινήσεων των πλανητών αναπύχθηκαν τον 4ο αιώνα π.Χ. από τον Εύδοξο τον Κνίδιο και τον Κάλλιππο τον Κυζικηνό. Τα πρότυπα αυτά βασίζονταν σε ομόκεντρες σφαίρες, τη μία φωλιασμένη μέσα στην άλλη και τη Γη στο κέντρο όλων τους. Ο λίγο νεότερός τους Ηρακλείδης ο Ποντικός πρότεινε ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της.

Μία διαφορετική προσέγγιση των ουράνιων φαινομένων αναπτύχθηκε από τους φιλοσόφους όπως ο Πλάτων και ο Αριστοτέλης, που δεν ενδιαφέρονταν τόσο για την ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων προβλεπτικής ισχύος, όσο για την ερμηνεία των λόγων για τους οποίους υπάρχει αυτή η κίνηση στο Σύμπαν. Στον διάλογο Τίμαιο, ο Πλάτων περιγράφει το Σύμπαν ως σφαίρα υποδιαιρούμενη σε κύκλους που φέρουν τους πλανήτες και κυβερνώμενη σύμφωνα με αρμονικά διαστήματα από μία κοσμική ψυχή. Ο μαθητής του Αριστοτέλης, βασιζόμενος στο μαθηματικό πρότυπο του Ευδόξου, υπεστήριξε ότι το Σύμπαν αποτελείται από ένα πολύπλοκο σύστημα ομόκεντρων σφαιρών, των οποίων οι κυκλικές κινήσεις συνδυάζονταν για να δώσουν την παρατηρούμενη κίνηση των πλανητών γύρω από τη Γη. Αυτό το βασικό κοσμολογικό μοντέλο επεκράτησε, σε διάφορες παραλλαγές του, μέχρι τον 16ο αιώνα.

Τον 3ο αιώνα π.Χ. ο Αρίσταρχος ο Σάμιος υπήρξε ο πρώτος αστρονόμος που είναι γνωστό ότι πρότεινε ένα ηλιοκεντρικό σύστημα, αν και μόνο αποσπασματικές περιγραφές του σώθηκαν. Ο Ερατοσθένης ο Κυρηναίος, μετρώντας τα μήκη των σκιών σε δύο αρκετά διαφορετικούς σε γεωγραφικό πλάτος τόπους, υπολόγισε την περιφέρεια της Γης με μεγάλη ακρίβεια. Επίσης στον ελληνιστικό κόσμο, ο μαθηματικός και αστρονόμος Σέλευκος ο Σελεύκειος στη Βαβυλώνα αναφέρεται ως υποστηρικτής του ηλιοκεντρικού συστήματος.

Η ελληνική γεωμετρική αστρονομία αναπτύχθηκε πέρα από το πρότυπο των ομόκεντρων σφαιρών, εφαρμόζοντας περισσότερο πολύπλοκες διατάξεις, στις οποίες ένας έκκεντρος κύκλος (που δεν είχε δηλαδή κέντρο τη Γη) περιέφερε έναν μικρότερο κύκλο, γνωστό ως επίκυκλο, πάνω στον οποίο μεταφερόταν ο πλανήτης. Το πρώτο τέτοιο μοντέλο αποδίδεται στον Απολλώνιο τον Περγαίο και αναπτύχθηκε παραπέρα τον 2ο αιώνα π.Χ. από τον Ίππαρχο τον Ρόδιο ή Νικαέα.

Ο Ίππαρχος προέβη και σε αρκετές άλλες συνεισφορές, τόσο σημαντικές ώστε να αποκαλείται συχνά και «πατέρας της Αστρονομίας». Σε αυτές περιλαμβάνονται η ανακάλυψη, αλλά και η πρώτη μέτρηση, της μεταπτώσεως του γήινου άξονα, καθώς και η σύνταξη του πρώτου καταλόγου αστέρων στον Δυτικό πολιτισμό (προηγήθηκε μόνο ο Καν Τε στην Κίνα), στον οποίο εισήγαγε το ακολουθούμενο και σήμερα σύστημα ταξινομήσεως των αστέρων κατά τη φωτεινότητά τους: το φαινόμενο μέγεθος.

Ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων, ένας αρχαίος ελληνικός αστρονομικός υπολογιστής για την εύρεση των θέσεων του Ηλίου, της Σελήνης (επομένως και των εκλείψεων) και λίγων πλανητών σε κάθε ημέρα των επομένων δεκαετιών, χρονολογείται στο δεύτερο μισό του 2ου αιώνα π.Χ. και ανακαλύφθηκε σε ένα αρχαίο ναυάγιο στα Αντικύθηρα. Η συσκευή αυτή είναι πλέον διάσημη και για την πρώτη χρήση διαφορικού γραναζιού στην ανθρώπινη ιστορία, καθώς και για τις εξαιρετικά μικρές διαστάσεις και την πολυπλοκότητα των εξαρτημάτων του, συγκρίσιμη με ρολογιού του 18ου αιώνα. Ο μηχανισμός εκτίθεται σήμερα στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο (Αθήνα), ενώ έχουν κατασκευασθεί και πιστά αντίγραφα.

Ανάλογα με την οπτική γωνία του ιστορικού, η ακμή ή η παρακμή της ελληνικής αστρονομίας αντιπροσωπεύεται από τον Κλαύδιο Πτολεμαίο, ο οποίος συνέγραψε την κλασική επιτομή της γεωκεντρικής αστρονομίας, τη Μεγάλην Μαθηματικήν Σύνταξιν (δηλαδή σύνθεση), γνωστότερη με τον παρεφθαρμένο στην αραβική τίτλο της ως «Αλμαγέστη», έργο με αποτύπωμα διαρκείας στην αστρονομία μέχρι και την Αναγέννηση. Στις «πλανητικές υποθέσεις» του ο Πτολεμαίος επεκτείνεται στο βασίλειο της κοσμολογίας, αναπτύσσοντας ένα φυσικό μοντέλο του γεωκεντρικού συστήματος, σε ένα Σύμπαν πολλές φορές μικρότερο από τη ρεαλιστικότερη σύλληψη του Αριστάρχου 4 αιώνες νωρίτερα.

Ινδία

Η αστρονομία στην ινδική υποήπειρο χρονολογείται από την εποχή του Πολιτισμού της κοιλάδας του Ινδού (3η χιλιετία π.Χ.), όταν χρησίμευσε στη δημιουργία ημερολογίων. Επειδή αυτός ο πολιτισμός δεν άφησε γραπτά ντοκουμέντα, το αρχαιότερο σωζόμενο ινδικό αστρονομικό κείμενο είναι το «Βεντάνγκα Τζουότισα», από την Βεδική περίοδο. Το κείμενο αυτό περιγράφει κανόνες για την παρακολούθηση των κινήσεων του Ήλιου και της Σελήνης για χρήση σε θρησκευτικά τελετουργικά. Κατά τον 6ο αιώνα η αστρονομία επηρεάσθηκε από την ελληνι(στι)κή και τη βυζαντινή αστρονομική παράδοση.

Ο Αριαμπάτα (476-550) στο σημαντικότερο έργο του, την Αριαμπατίγια (499), ανακοίνωσε ένα υπολογιστικό σύστημα βασισμένο σε ένα πλανητικό πρότυπο στο οποίο η Γη περιστρέφεται περί τον άξονά της και οι περίοδοι των πλανητών δίνονται σε σχέση με τον Ήλιο. Ο Ινδός σοφός υπολόγισε με ακρίβεια πολλές αστρονομικές σταθερές, όπως τις περιόδους περιφοράς των πλανητών, ημερομηνίες εκλείψεων Ηλίου και Σελήνης, αλλά και τη στιγμιαία κίνηση της Σελήνης. Μεταξύ των πρώτων ακολούθων της θεωρίας του συγκαταλέγονται οι Βαραχαμιχίρα, Βραχμαγκούπτα και Μπάσκαρα Β΄.

Η αστρονομία αναπτύχθηκε στην Αυτοκρατορία Σούνγκα και πολλοί αστρικοί κατάλογοι συντάχθηκαν εκείνη την εποχή, ενώ έγιναν υπολογισμοί για τις κινήσεις και τις θέσεις των πλανητών, τον χρόνο ανατολής και δύσης τους, τις συνόδους και την πρόβλεψη των εκλείψεων.

Οι Ινδοί αστρονόμοι του 6ου αιώνα (Βαραχαμιχίρα, Μπαντραμπάχου) πίστευαν ότι οι κομήτες είναι ουράνια σώματα (και όχι φαινόμενα της γήινης ατμόσφαιρας όπως πίστευε ο Αριστοτέλης), που επανεμφανίζονται περιοδικώς. Ο αστρονόμος του 10ου αιώνα Μπατότπαλα έδωσε τα ονόματα και τις εκτιμώμενες περιόδους περιφοράς ορισμένων κομητών, αλλά δεν είναι γνωστό πώς υπολογίσθηκαν αυτές οι τιμές ή πόσο ακριβείς ήσαν.

Ο Μπάσκαρα Β΄ (1114-1185) ήταν ο επικεφαλής του αστεροσκοπείου στο Ουτζαΐν, συνεχίζοντας τη μαθηματική παράδοση του Βραχμαγκούπτα. Συνέγραψε το Siddhantasiromani, που αποτελείται από δύο μέρη: το Goladhyaya (σφαίρα) και το Grahaganita (μαθηματικά των πλανητών). Υπελόγισε επίσης τον χρόνο που χρειάζεται η Γη για μία πλήρη περιφορά περί τον Ήλιο (αστρικό έτος) με ακρίβεια 9 σημαντικών ψηφίων. Το βουδιστικό Πανεπιστήμιο της Ναλάντα προσέφερε από την ίδρυσή του κανονικά μαθήματα αστρονομίας.

Η Σχολή Αστρονομίας και Μαθηματικών της Κεράλα στον νότο είχε επίσης σημαντικούς αστρονόμους από τον 14ο ως τον 16ο αιώνα, όπως τους Μαντάβα της Σανγκαμαγκράμα, Νιλακάνθα Σομαγιάτζι και Jyeshtadeva. Ο δεύτερος, στο έργο του Αριαμπατιγιαμπασίγια, σχόλιο στην Αριαμπατίγια, ανέπτυξε το δικό του υπολογιστικό σύστημα για ένα μερικώς ηλιοκεντρικό πλανητικό πρότυπο, στο οποίο οι Ερμής, Αφροδίτη, Άρης, Δίας και Κρόνος περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, ο οποίος με τη σειρά του γυρίζει γύρω από τη Γη, παρόμοια με το σύστημα του Τύχωνος. Ωστόσο, το σύστημα του Νιλακάνθα ήταν μαθηματικώς αποδοτικότερο από το Τυχώνειο, καθώς λάβαινε υπόψη του με σωστό τρόπο την εξίσωση του κέντρου και την κατά πλάτος κίνηση του Ερμή και της Αφροδίτης. Οι περισσότεροι εκ των αστρονόμων της Σχολής της Κεράλα που ακολούθησαν, αποδέχθηκαν το πλανητικό μοντέλο του.

Κίνα

Η αστρονομία της Ανατολικής Ασίας άρχισε στην αρχαία Κίνα. Λεπτομερείς καταγραφές αστρονομικών παρατηρήσεων γίνονταν και φυλάσσονταν από τον 6ο αιώνα π.Χ. περίπου μέχρι και μετά την εισαγωγή του τηλεσκοπίου και της Δυτικής αστρονομίας στη χώρα τον 17ο αιώνα. Οι Κινέζοι αστρονόμοι ήταν σε θέση να προβλέπουν με ακρίβεια τις εκλείψεις.

Αρκετή από την πρώιμη κινεζική αστρονομία είχε ως στόχο την τήρηση του ημερολογίου. Οι Κινέζοι χρησιμοποιούσαν ένα σεληνοηλιακό ημερολόγιο, αλλά το τροποποιούσαν συχνά, καθώς οι κύκλοι του Ηλίου και της Σελήνης δεν ταυτίζονται ποτέ ακριβώς, αλλά υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις.

Η αστρολογία ήταν ένα άλλο σημαντικό κίνητρο για την ανάπτυξη της αστρονομίας. Οι αστρονόμοι σημείωναν προσεκτικά τους «επισκέπτες αστέρες», που εμφανίζονταν ξαφνικά ανάμεσα στους απλανείς αστέρες. Οι Κινέζοι ήταν οι πρώτοι που κατέγραψαν έναν υπερκαινοφανή, το έτος 185 μ.Χ., αλλά και τον γνωστότερο SN 1054, που δημιούργησε το «Νεφέλωμα του Καρκίνου» και δεν καταγράφηκε από κανένα μέρος της Ευρώπης. Τα πλούσια αρχεία αστρονομικών παρατηρήσεων των Κινέζων είναι χρήσιμα και σήμερα στις μελέτες φαινομένων και σωμάτων όπως οι υπερκαινοφανείς και οι κομήτες. Ο πρώτος κατάλογος αστέρων στην ιστορία της ανθρωπότητας συντάχθηκε από τον Καν Τε, έναν Κινέζο αστρονόμο του 4ου αιώνα π.Χ..

Μεσοαμερική

Οι αστρονομικοί κώδικες των Μάγια περιλαμβάνουν λεπτομερείς πίνακες για τον υπολογισμό των φάσεων της Σελήνης, για την επανάληψη των εκλείψεων και για την εμφάνιση και την εξαφάνιση της Αφροδίτης ως Αυγερινού και Αποσπερίτη. Ο πολιτισμός αυτός βάσιζε το ημερολόγιό του στους προσεκτικά υπολογισμένους κύκλους των Πλειάδων , του Ηλίου, της Αφροδίτης, της Σελήνης και άλλων πλανητών, ενώ διέθεταν και μία ακριβή περιγραφή των εκλείψεων, όπως καταγράφεται στον Κώδικα της Δρέσδης, καθώς και της εκλειπτικής ή του ζωδιακού. Ο Γαλαξίας είχε κεντρικο ρόλο στην κοσμολογία τους. Μερικά σημαντικά κτίσματά των Μάγια πιστεύεται ότι είχαν προσανατολισθεί προς τα ακραία αζιμούθια των ανατολών και των δύσεων της Αφροδίτης. Για τους ανθρώπους αυτούς η Αφροδίτη ήταν η προστάτιδα του πολέμου και πολλές καταγεγραμμένες μάχες πιστεύεται ότι είχαν προγραμματισθεί χρονικά σύμφωνα με τις φαινόμενες θέσεις αυτού του πλανήτη. Ο Άρης]] αναφέρεται επίσης σε σωζόμενους αστρονομικούς κώδικες και την αρχαιότερη μυθολογία των Μάγια.

Παρά το γεγονός ότι το ημερολόγιο των Μάγια δεν ήταν ηλιακό, ο Τζων Ε. Τηπλ (John Teeple) υποστήριξε ότι οι Μάγια είχαν υπολογίσει το τροπικό έτος με μεγαλύτερη ακρίβεια από όσο το Γρηγοριανό ημερολόγιο.<ref>A. F. Aveni: Skywatchers of Ancient Mexico, σσ. 170-173.</ref> Τόσο η αστρονομία, όσο και ένα περίπλοκο αριθμολογικό σχήμα για τη μέτρηση του χρόνου αποτελούσαν ζωτικής σημασίας συνιστώσες της θρησκείας των Μάγια.

Μεσαίωνας
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 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.

Δείτε επίσης
 Αρχαιοαστρονομία
 Αστρολογία
 Τηλεσκόπιο
 Φυσική κοσμολογία

Παραπομπές

Πηγές
 Aaboe, Asger: Episodes from the Early History of Astronomy, Springer-Verlag, 2001, ISBN 0-387-95136-9
 Aveni, Anthony F.: Skywatchers of Ancient Mexico, University of Texas Press, 1980, ISBN 0-292-77557-1
 Dreyer, J.L.E.: History of Astronomy from Thales to Kepler, 2η έκδ., Dover Publications 1953
 Eastwood, Bruce: The Revival of Planetary Astronomy in Carolingian and Post-Carolingian Europe, Variorum Collected Studies Series CS 279, Ashgate 2002, ISBN 0-86078-868-7
 .
 Antoine Gautier: L'âge d'or de l'astronomie ottomane, στην επιθεώρηση L'Astronomie, Δεκέμβριος 2005, τόμος 119
 Hodson, F.R. (επιμ.): The Place of Astronomy in the Ancient World: A Joint Symposium of the Royal Society and the British Academy, Oxford University Press, 1974, ISBN 0-19-725944-8
 Hoskin, Michael: The History of Astronomy: A Very Short Introduction, Oxford University Press, ISBN 0-19-280306-9
 McCluskey, Stephen C.: Astronomies and Cultures in Early Medieval Europe, Cambridge University Press, 1998, ISBN 0-521-77852-2
 Pannekoek, Anton: A History of Astronomy, Dover Publications 1989
 Pedersen, Olaf: Early Physics and Astronomy: A Historical Introduction, αναθεωρημένη έκδ., Cambridge University Press, 1993, ISBN 0-521-40899-7
 Stephenson, Bruce: «Kepler's Physical Astronomy», Studies in the History of Mathematics and Physical Sciences, τόμος 13, Springer, Νέα Υόρκη 1987, ISBN 0-387-96541-6}}
 Walker, Christopher (ed.). Astronomy before the telescope. British Museum Press 1996

Βιβλιογραφία
 Neugebauer, Otto: The Exact Sciences in Antiquity, 2η έκδ., Dover Publications, 1969, ISBN 978-0-486-22332-2
 Revello, Manuela (2013): «Sole, luna ed eclissi in Omero», TECHNAI, τόμ. 4, σσ. 13-32, Fabrizio Serra editore, Πίζα-Ρώμη 2013

Ειδικά ερευνητικά περιοδικά
 Journal for the History of Astronomy
 Journal of Astronomical History and Heritage

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 Πύλη των UNESCO-IAU για την αστρονομική κληρονομιά
 Astronomiae Historia / Ιστορία της Αστρονομίας στα Αστρονομικά Ινστιτούτα του Πανεπιστημίου της Βόννης
 Εταιρεία για την Ιστορία της Αστρονομίας
 «Caelum Antiquum»: για την αρχαία αστρονομία και αστρολογία
 Μεσοαμερικανική αρχαιοαστρονομία