历史

古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。 天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。
希腊化时代天文学
希腊化时代
天文学的水平，直到近代初期之后很久才“重新”达到。在讲四大天文学家（有的身兼地理学家）之前，先介绍些背景。 在希腊化时代之初（前4世纪），发生了古代版的“地理大发现”。毕特阿斯绕过不列颠诸岛驶向北冰洋边缘；汉诺航行到了非洲西岸；亚历山大进印度，并派考察队去调查里海究竟是湖还是海。随着视野的扩大和知识的增进，地球是一个球体已成为科学界共识，埃克潘达斯(Ecphantus)观察到昼夜长短随纬度不同，进而提出地球在宇宙中央绕地轴自转。自然地，测定地球大小就成了下一步议题。
;lt;br />　　南半球天空的星座，直到环球航行成功之后才逐渐形成。1603年，德国业余天文学家巴耶尔出版了一本星图，第一次收入了地理大发现时期的新的天象发现。17世纪末与18世纪中叶，波兰与德国的业余天文爱好者，在大量观测的基础上又增补了几十个星座，从此构成了现在的仙女，天，白羊，牧夫，QQ犬，仙后，仙王，天琴，金牛等88个星座。

　　1616年宗教裁决伽利略并他放弃白尼学说1979年罗马教皇为他平反
　　伽利略1564年生于意大利比萨，17岁进入比萨，25岁时应聘为该校教授，但因宣传科学思想辞职。28岁时在帕多瓦重任教授。伽利略发现了物理学的惯性定律，摆振动的等时性，抛物体运动规律，并确定了伽利略相对性原理，还推翻了亚里士多德关于“物体落下的速度和重量成比例”的学说，建立了落体定律，成为经典力学和实验物理学的先驱。1604年后，他把研究方向转向天文学。
　　1609年10月，伽利略用的能放大30倍的望远镜观测月亮，他看到月面覆盖着山和平原，为此他绘制了第一幅月面图。这一发现确定了地球表面和月球表面有结构上的相似之处。他的望远镜后来传遍欧洲。1610年1月7日，伽利略发现木星有4个卫星，并预言木卫绕着木星运转，木星绕着太阳公转。这一发现震动了整个欧洲，为白尼学说了有力。伽利略还发现了金星位相的变化，发现了太阳黑子，并且指出太阳也做自转运动。通过观测银河，他认识到宇宙的无限性，并且指出恒星并不位于同一个天球。伽利略把他的发现用《星体通报》的形式向世界作了报道，引起了知识界的震惊。他将这些汇成《星空使者》一书，对于开辟近代天文学起了特别重要的作用。
　　1616年，宗教裁判所对伽利略进行审判，他放弃白尼学说。伽利略同意，但却坚持写出了《关于托勒密和白尼两说的对话》一书。此书出版后引起震动。1632年，教皇乌尔班下令将年已68岁的伽利略押上法庭，最后将他遣送回家乡阿塞特。晚年，伽利略又写作了《运动的法则》一书。1637年，伽利略双目失明，于1642年1月8日去世。347年后的1979年，罗马教皇正式承认对伽利略的审判是不公正的。
　　伽利略的生平遭际也许是人类思想家中最具传奇性和戏剧性的了。在欧洲中世纪思想受到压制的那个时代，即便真理的发现者白尼，也不能不将自己的著作埋没长达25年之久。而伽利略则以无所畏惧的精神大胆宣传白尼学说，独步于整个时代。他也因此在人类思想史上占据一个独特的位置。纵使再过千百年，具有良知的人们也会为他的命运热泪盈眶。他的精神永世长存。

　　约翰尼斯·开普勒发现天体运动的三大规律，并发现新星，预言了水星凌日现象的出现
　　约翰尼斯·开普勒，1571年12月27日生于德国符腾堡。13岁进入学校，16岁被蒂宾根录取，20岁获硕士。1594年，在担任中学教师期间，潜心天文探索，并在1596年出版了《宇宙的神秘》一书。此书受到天文学家第谷的赏识。1600年，开普勒移居布拉格，应邀为第谷做助手。
　　第谷逝世后，开普勒利用遗留的大量，利用几何曲线表示火星的运动，发现火星运动的轨迹不是圆，而是椭圆，并且运行速度不匀。1609年，开普勒在《新天文学》一书中，发表了著名的第一和第二定律。第一定律把太阳的位置精确标定在椭圆焦点上，各行星都在椭圆轨道上绕太阳运行。第二定律也叫“面积定律”，在形式上提示了行星与太阳的连线于等时间内扫过的面积相等，这在本质上阐明了行星离太阳近则快，远则慢的不匀速性。1619年，开普勒在《宇宙论》一书中发表了第三定律，即行星绕太阳一周的时间的平方，等于椭圆长轴一半的立方。开普勒的发现为人类科学事业的发展做出了巨大的贡献。
　　1604年9月30日，开普勒发现蛇夫座附近一颗新星，即“开普勒新星”。1611年他出版了近代望远镜理论著作《光学》。1618-1620年他发表了《白尼天文学简论》一文。1619-1620年他发表了《慧星论》一书，预言了太阳光辐射压力的存在。1627年他出版的《鲁道夫星表》，直到18世纪一直被视为标准星表。开普勒于1629年出版了《稀奇的1631年天象》一书，预言1631年11月7日将出现水星凌日现象，12月6日金星也将凌日。果然，在预报的日期，巴黎的加桑狄观测到水星通过日面。这是最早的水星凌日观测。金星凌日因为发生在夜间，因而当时的人们未能观测到。
　　开普勒的发现彻底清除了白尼学说中托勒密的思想残余，给白尼体系带来了严谨性和规律性。而开普勒关于天体运动的三大定律，则是无论自然界的星球，还是人造天体都必须遵循的规律。因此，它不仅为人类对宇宙天体的认识做出了贡献，也为现代宇宙航行奠定了理论基础。
　　1630年，开普勒在雷根斯堡于贫病之中去世。

　　牛顿发现万有引力
　　伊萨克·牛顿，是17世纪人类最伟大的科学家，他是人类历史上屈指可数的几个科学巨人之一。他在物理学，数学和天文学方面的贡献，都是划时代的。
　　1642年12月25日，牛顿出生在英国一个叫乌尔斯索普的小村子里，刚出生时极度衰弱，几乎夭折。自幼丧父，与母相依为命。1661年，牛顿进入剑桥的三一学院学习。
　　1665至1667年间，牛顿已在思考引力的问题。一天傍晚，他坐在苹果树下乘凉，一个苹果从树上掉了下来。他忽然想到：为什么苹果只向地面落，而不向天上飞呢？他分析了白尼的日心说和开普勒的三定律，进而思考：行星为何绕着太阳而不脱离？行星速度为何距太阳近就快，远就慢？离太阳越远的行星，为何运行周期就越长？牛顿认为它们的根本原因是太有巨大无比的吸引力。
　　经过一系列的实验，观测和演算，牛顿发现太阳的引力与它巨大的质量密切相关。牛顿进而揭示了宇宙的普遍规律：凡物体都有吸引力；质量越大，吸引力也越大；间距越大，吸引力就越小。这就是经典力学中著名的“万有引力定律”
　　根据牛顿的发现，可测定太阳和行星的质量，确定计算慧星轨道的法则，说明月亮和太阳的引力造成地球上的海洋潮汐现象，并推导出克服地球引力，飞向太阳系和飞出太阳系所需的最低速度，它们分别为每秒7.9千米，11.2千米和16.6千米，并依次命名为第一，第二和第三宇宙速度。牛顿不但验证了前辈们的成果，而且为未来空间运载工具的最低推力或速度下限值，了精确而权威的科学依据。
　　牛顿将其一生的成就写在《自然哲学与数学原理》一书中。他发现了物体运动的三大定律，创立了微积分数学。他后来在谈到自己所取得的成就时说：“如果我比其他人看得远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”
　　1727年3月20日凌晨，牛顿于久病不医中去世。据说在生命即将停止的时候，他的心情是坦荡而平静的。英国诗人波普为他写的碑铭说：“自然和自然的规律，都藏在黑暗的夜间；人帝说’让牛顿降生’，使一切变得灿烂光明。”

　　1781年3月13日，黄昏时分，赫歇耳利用演出前的短暂空闲进行星空观测。望远镜对准了大熊星座的西南方向，银河西岸的双子星座，他发现在点点星中，有一个从来没见过的，奇怪的圆状的星体。赫歇耳换上放大倍数更高的目镜，发现这颗星星比它周围的那些星距离地球要近许多。它不是恒星。因为除了太阳，恒星离我们都很遥远。连续几天，赫歇耳追踪观察这颗星星，发现这颗星不断变换位置。赫歇耳最初以为这是一颗慧星，后来确定这是一颗行星，它距离太阳比土星远1倍。这颗星就是天王星。全欧洲的报纸都以头版头条位置报道赫歇耳的发现，刊登他的画像，甚至连那架发现新行星的望远镜和赫歇耳的音乐指挥棒也被画成。英王乔治三世召见赫歇耳，参观他的望远镜，并颁赏给他。

　　赫歇耳观测天象50多年，总共数了117600颗星星。他最先算出太阳以每秒17.5千米的速度运行。他还发现了太阳红外线，开创了天文学的一个分支—彩色光度学。他研究了双星，聚星和星团，推导出牛顿万有引力定律同样适用银河系的结论，他还指出恒星间的年龄是不同的。这个观点直到1950年才被确证。威廉·赫歇耳于1822年去世。作为家境宽裕，出身音乐世家的国际名人，他的比伽利略，开普勒排场得多

在宇宙学领域最关注的应该就是暗物质，暗能量、大尺度范围的宇宙学，以及为微波背景辐射等课题 .
在太阳系领域一般关注太阳的内部结构，能量传输，包括黑子，耀斑，暗条等的研究
此外热门的还有高能天体物理学（γ射线等），类星体，高红移天体，黑洞等。