miniatura|upright=1.2|Mosaic gegant del telescopi espacial Hubble de la nebulosa del Cranc, un romanent de supernova miniatura|upright=1.2|La Via Làctia vista des de l'Observatori de La Silla Lastronomia és la ciència natural que estudia els cossos i fenòmens celestes i en descriu l'origen i l'evolució mitjançant les matemàtiques, la física i la química. El seu camp d'interès abasta els planetes, els satèl·lits naturals, els estels, les nebuloses, les galàxies, els meteoroides, els asteroides i els cometes, juntament amb fenòmens com les supernoves, els esclats de rajos gamma, els quàsars, els blàzars, els púlsars i la radiació còsmica de fons. A grans trets, l'astronomia estudia tot allò que ve de més enllà de l'atmosfera de la Terra. La cosmologia és la branca de l'astronomia que tracta de l'Univers en el seu conjunt.
Etimologia: la paraula astronomia prové del mot grec αστρονομία ('astronomia'), combinació dels mots άστρον (astron), que significa 'estrella', i νόμος (nomos), 'llei'. L'astronomia és una de les poques ciències en què els aficionats encara poden tenir un paper actiu, especialment en el descobriment i seguiment de fenòmens com les corbes de llum d'estrelles variables, el descobriment d'asteroides i cometes, etc.
No ha de confondre's l'astronomia amb l'astrologia, pseudociència que afirma que el destí de les persones, i dels assumptes humans en general, es troben relacionats amb les posicions aparents dels cossos astronòmics en el cel. Encara que ambdós camps comparteixen un origen comú, són molt diferents; els astrònoms segueixen el mètode científic, mentre que els astròlegs no. A més, els astròlegs no han assumit encara la precessió dels equinoccis, un descobriment que es remunta a Hiparc de Nicea.
Història
El 1608, quan va haver-hi la invenció del telescopi, l'astronomia només comprenia l'observació i predicció del moviment dels objectes que podien ser observats a simple vista. En alguns llocs, com a Stonehenge, les primeres cultures crearen objectes molt grans que semblen tenir un propòsit astronòmic. A part del seu ús cerimonial, aquests observatoris podrien haver estat utilitzats per a determinar les estacions, un factor important quan s'havien de sembrar les plantes, així com la llargària de l'any.
Allà on es van desenvolupar les civilitzacions, de les quals es poden destacar els caldeus, egipcis, l'antiga Grècia, l'Índia i Xina, es van construir observatoris astronòmics i les idees sobre la natura de l'Univers es van començar a investigar. Es van desenvolupar les primeres idees sobre el moviment dels planetes i sobre la natura del Sol, la Lluna i la Terra en un univers explorat filosòficament. Això inclou especulacions sobre la natura esfèrica de la Terra i la Lluna, la rotació i el moviment de la Terra en els cels.
miniatura|El petit núvol de Magalhães Alguns descobriments astronòmics notables es varen fer abans de l'aplicació del telescopi. Per exemple, l'obliqüitat de l'eclíptica fou estimat en el 1000 aC pels xinesos. Els caldeus descobriren que els eclipsis de Lluna seguien un cicle recurrent anomenat saros.Eclipses and the Saros NASA. Cercat el 28-10-2007. En el , Hiparc estimà la mida i la distància de la Lluna.Hipparchus of Rhodes School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland. cercat el 28-10-2007.
Durant l'edat mitjana, a Europa, l'astronomia observacional va quedar estancada, almenys fins al . No obstant això, l'astronomia va florir dins el món islàmic i en altres parts del món. Alguns dels prominents astrònoms àrabs van fer contribucions significatives a la ciència; cal destacar-ne Al-Battani, Thàbit ibn Qurra, Abd Al-Rahman Al Sufi, Albumasar, Al-Biruní, Az-Zarqalí, l'escola de l'observatori de Maraga, Ali Qushjí, entre d'altres. Els astrònoms, en aquesta època, van introduir molts noms en àrab que actualment s'utilitzen en les descripcions d'estels. També es creu que les ruïnes del Gran Zimbabwe i TombuctúThe Royal Kingdoms of Ghana, Mali and Songhay poden haver acollit un observatori astronòmic.Eclipse brings claim of medieval African observatory Els europeus durant molt temps havien cregut que no havia existit l'observació astronòmica a l'Àfrica subsahariana precolonial, però els descobriments més actuals indiquen el contrari.African Cultural Astronomy By Jarita C. Holbrook, R. Thebe Medupe, Johnson O. UramaAfricans studied astronomy in medieval times 30 de gener de 2006, The Royal Society
miniatura|esquerra|Planisferi celeste de del cartògraf neerlandès Frederik de Wit
La revolució científica Durant segles, la visió geocèntrica que el Sol i els altres planetes giraven al voltant de la Terra no es va qüestionar. Aquesta visió era la que pels nostres sentits s'observava. En el Renaixement, Nicolau Copèrnic va proposar el model heliocèntric del sistema solar. El seu treball De revolutionibus orbium coelestium va ser defensat, divulgat i corregit per Galileo Galilei i Johannes Kepler, autor d'Harmonices Mundi, en el qual es desenvolupa per primera vegada la tercera llei del moviment planetari.
Galileu va afegir la novetat de l'ús del telescopi per millorar les seves observacions. La disponibilitat de dades observacionals precises portà a indagar en teories que expliquessin el comportament observat (vegeu la seva obra Sidereus Nuncius). Al principi només es van obtenir regles ad hoc, com les lleis del moviment planetari de Kepler, descobertes a principis del . Va ser Isaac Newton qui va estendre cap als cossos celestes les teories de la gravetat terrestre i conformà la llei de la gravitació universal, inventant així la mecànica celeste, amb la qual va explicar el moviment dels planetes i aconseguí unir el buit entre les lleis de Kepler i la dinàmica de Galileu. Això també va suposar la primera unificació de l'astronomia i la física (vegeu astrofísica).
Després de la publicació dels Principis matemàtics d'Isaac Newton (que també va desenvolupar el telescopi reflector), es va transformar la navegació marítima. A partir de 1670 aproximadament, utilitzant instruments moderns de latitud i els millors rellotges disponibles, s'ubicà cada lloc de la Terra en un planisferi o mapa, calculant per a això la seva latitud i longitud. La determinació de la latitud va ser fàcil, però la determinació de la longitud va ser molt més delicada. Els requeriments de la navegació suposaren una empenta per al desenvolupament progressiu d'observacions astronòmiques i instruments més precisos, constituint una base de dades creixent per als científics.
A finals del es va descobrir que, en descompondre la llum del Sol, es podien observar multitud de línies d'espectre (regions en les quals hi havia poca o gens de llum). Experiments amb gasos calents van mostrar que les mateixes línies podien ser observades en l'espectre dels gasos, línies específiques corresponents a diferents elements químics. D'aquesta manera, es va demostrar que els elements químics del Sol (majoritàriament hidrogen) es podien trobar igualment en la Terra. De fet, l'heli va ser descobert primer en l'espectre del Sol i només més tard es va trobar a la Terra, d'aquí el seu nom.
Es va descobrir que les estrelles eren objectes molt llunyans i amb l'espectròmetre es va demostrar que eren semblants al Sol, però amb una àmplia gamma de temperatures, masses i grandàries. L'existència de la Via Làctia com un grup separat d'estrelles no es va demostrar sinó fins al , juntament amb l'existència de galàxies externes i, poc després, l'expansió de l'Univers, observada en l'efecte del decalatge cap al roig. L'astronomia moderna també ha descobert una varietat d'objectes exòtics com els quàsars, púlsars, radiogalàxies, forats negres, estrelles de neutrons, i ha utilitzat aquestes observacions per a desenvolupar teories físiques que descriuen aquests objectes. La cosmologia va fer grans avenços durant el , amb el model del big-bang fortament sostingut per l'evidència proporcionada per l'astronomia i la física, com la radiació de fons de microones, la Llei de Hubble-Lemaître i l'abundància cosmològica dels elements químics.
miniatura|Observatori Paranal a Xile emetent un làser a la Via Làctia. Durant el , l'espectrometria va avançar, en particular com a resultat del naixement de la física quàntica, necessària per a comprendre les observacions astronòmiques i experimentals.
Branques de l'astronomia miniatura|Urània, la musa grega de l'astronomia L'astronomia es pot dividir en quatre grans branques:
Astrometria: és la branca més antiga d'esta ciència. Descriu el moviment dels astres, planetes, satèl·lits i fenòmens com els eclipsis, els trànsits dels planetes per davant del disc del Sol. També estudia el moviment diürn i el moviment anual del Sol i les estreles. Inclou la descripció de cada un dels planetes, asteroides i satèl·lits del sistema solar. Són tasques fonamentals seues la determinació de l'hora i la determinació per a la navegació de les coordenades geogràfiques. Una de les seves parts és l'astronomia de posició o astronomia nàutica, que té com a objecte situar en l'esfera celeste la posició dels astres mesurant determinats angles respecte a uns plans fonamentals.
Mecànica celeste: té com a objecte interpretar els moviments dels astres en l'àmbit de la mecànica newtoniana (llei de la gravitació universal de Newton). Estudia el moviment dels planetes al voltant del Sol, dels seus satèl·lits, el càlcul de les òrbites de cometes i asteroides. L'estudi del moviment de la Lluna al voltant de la Terra fou, per la seva complexitat, molt important pel desenvolupament de la ciència. El moviment estrany d'Urà causat per les pertorbacions d'un planeta fins llavors desconegut va permetre a Urbain Le Verrier i a John Couch Adams descobrir, a partir de càlculs de mecànica celeste, el planeta Neptú. El descobriment d'una mínima desviació en l'avanç del periheli de Mercuri es va atribuir inicialment a un planeta pròxim al Sol, Vulcà, fins que Einstein, amb la seua teoria de la relativitat general, la va aconseguir explicar.
Astrofísica: és una part moderna de l'astronomia, que considera els astres com a cossos de la física estudiant la seva composició, estructura i evolució. Només va ser possible el seu inici al quan, gràcies al desenvolupament de l'espectrometria de masses, es va poder esbrinar la composició física de les estreles. Les branques de la física implicades en l'estudi són la física nuclear, la teoria de la relativitat, la termodinàmica i l'electromagnetisme, entre d'altres.
Cosmologia: és la branca de l'astrofísica que estudia els orígens, estructura, evolució i naixement de l'Univers en el seu conjunt. En els darrers anys, s'ha fet evident la relació entre la cosmologia i la física de partícules elementals.
Branques de l'astronomia segons la banda de l'espectre utilitzada Atenent a la longitud d'ona de la radiació electromagnètica amb què s'observa el cos celeste, l'astronomia es divideix en:
Astronomia òptica, quan l'observació utilitza exclusivament la llum en les longituds d'ona que poden ser detectades per l'ull, o molt prop d'aquestes (al voltant de 400 - 800 nm). N'és la branca més antiga. La radioastronomia usa per a l'observació radiació amb longituds d'ona de mm a cm, semblant a la utilitzada en radiodifusió. L'astronomia òptica i de ràdio pot realitzar-se usant observatoris terrestres, perquè l'atmosfera és transparent en eixes longituds d'ona. Astronomia infraroja que utilitza detectors de llum infraroja. La llum infraroja és fàcilment absorbida pel vapor d'aigua, de manera que els observatoris d'infrarojos han d'establir-se en llocs alts i secs, o bé en òrbita, fora de l'atmosfera terrestre. Astronomia d'alta energia: inclou l'astronomia de raigs X, astronomia de raigs gamma i astronomia ultraviolada, així com l'estudi dels neutrins i els raigs còsmics. Les observacions es poden fer únicament des de globus aerostàtics o observatoris orbitals.
Branques de l'astronomia en funció del problema adreçat