天文学の歴史

天文学の歴史は、地球の大気圏外の宇宙についての理解を深めるために文明が果たした貢献に焦点を当てています。 ^[1] 天文学は最も古い自然科学の1つであり、1千年紀後半に高いレベルの成功を収めました。天文学は、先史時代の宗教的、神話的、宇宙論的、暦学的、占星術的な信念と実践に起源があります。初期の天文学の記録は、紀元前1000年頃のバビロニア人にまで遡ります。初期の中国、中央アメリカ、北ヨーロッパの文化にも興味深い天文学的証拠があります。^[2]

天文学は、古代の文化では様々な目的で使用されていました。これには、時間計測、航海、精神的および宗教的慣習、農業計画などが含まれます。古代の天文学者は、宇宙の仕組みを知るために、観測結果を使って天空の図を作成しました。ルネサンス期には、天文学に関する革命的なアイデアが生まれました。そのようなアイデアの1つは、1593年にポーランドの天文学者ニコラウス・コペルニクスによって提案されました。彼は、惑星が太陽の周りを回る太陽中心モデルを開発しました。これがコペルニクス革命の始まりでした。^[3]

天文学が他の科学と比べて成功したのには、いくつかの理由があります。天文学は数学的な基礎を持ち、渾天球儀や象限儀などの洗練された手順を備えた最初の科学でした。これにより、データの収集と検証のための強固な基盤が提供されました。^{[4] [5]} 長年にわたり、天文学は天体物理学、観測天文学、理論天文学、宇宙生物学などの複数のサブフィールドに拡大してきました。^[6]

初期の文化では、天体は神や精霊と同一視されていました。^{[7]彼らはこれらの物体（とその動き）を}雨、干ばつ、季節、潮の満ち引き​​などの現象と関連付けていました。最初の天文学者は司祭であり、天体や天体現象を神の顕現と理解していたと一般に信じられており、これが初期の天文学が現在占星術と呼ばれているものとのつながりにつながったのです。32,500年前の象牙で彫刻されたマンモスの牙には、知られている中で最も古い星図（オリオン座 に似たもの）が含まれている可能性があります。^{[8]また、フランスの}ラスコー洞窟の壁に描かれた33,000～10,000年前の絵は、プレアデス星団、夏の大三角、北斗七星の図像表現である可能性も示唆されています。^{[9] [10]おそらく}天文学的な配置を持つ古代の構造物（ストーンヘンジなど）は、天文学的、宗教的、社会的機能を果たしていたと考えられます。

世界の暦は、太陽と月の観測（日、月、年を示す）によって設定されることが多く、農耕社会にとって重要であった。農耕社会では、収穫は適切な時期に種を植えることにかかっており、ほぼ満月の月は夜間に都市の市場へ出かけるための唯一の照明であった。^[11]

現代の一般的な暦は、ローマ暦に基づいています。もともと太陰暦でしたが、月と月の満ち欠けとの伝統的な関係を崩し、1年をほぼ均等な12の月に分割し、主に30日と31日が交互に繰り返されるようになりました。ユリウス・カエサルは紀元前46年に 暦の改革を主導し、紀元前4世紀のギリシャの天文学者カリプスが最初に提唱した 365 + 1 ⁄ 4日の1年の長さに基づいた、現在ユリウス暦と呼ばれる暦を導入しました。

古代の天文学的遺物はヨーロッパ全土で発見されています。これらの遺物は、新石器時代と青銅器時代のヨーロッパ人が数学と天文学の高度な知識を持っていたことを証明しています。

発見の中には次のようなものがあります。

• 旧石器時代の考古学者アレクサンダー・マーシャックは1972年に、おそらく紀元前3万5000年頃のアフリカやヨーロッパなどの場所から発見された骨の棒には月の満ち欠けを追跡する方法でマークが付けられている可能性があるという理論を提唱しましたが、^{[12] [ページが必要]、}この解釈は批判に直面しています。^[13]
• スコットランドのアバディーンシャーのディー川渓谷にあるウォーレンフィールド暦。2004年に初めて発掘されたが、2013年に初めて非常に重要な発見として明らかにされたこの暦は、現在までに知られている中最古の暦であり、紀元前8000年頃に作成され、他のすべての暦より約5000年も古い。この暦は、初期の中石器時代の記念碑の形をしており、一連の12の穴があり、月の満ち欠けを模倣することで、観測者が太陰月を追跡するのに役立つと思われる。また、冬至の日の出に合わせており、太陽年と月の周期を調整している。この記念碑は、6000年の間に、変化する太陽/月の周期に応じて、おそらく数百回まで定期的に維持され、4000年前にカレンダーが使用されなくなった。^{[14] [15] [16] [17]}
• ゴゼック円形遺跡はドイツにあり、線状土器文化に属しています。1991年に初めて発見され、その重要性は2004年に考古学的発掘の結果が判明して初めて明らかになりました。この遺跡は、紀元前5000年直後から200年の間にオーストリア、ドイツ、チェコ共和国にまたがる地域に建てられた数百の同様の円形遺跡のうちの1つです。 ^[18]

• ネブラ天空円盤は青銅器時代の青銅製円盤で、ゴゼック環からほど近いドイツに紀元前1600年頃に埋められた。直径約30cm、質量2.2kgで、青緑色の緑青（酸化による）に金のシンボルが象嵌されている。1999年に考古学窃盗団によって発見され、2002年にスイスで回収されたこの円盤は、すぐに20世紀で最も重要な発見の一つとして華々しい発見と認識された。^{[19] [20]}調査により、この物体は埋葬の約400年前（紀元前2000年）に使用されていたが、埋葬時にはその用途が忘れられていたことが明らかになった。象嵌された金には、満月、約4、5日経った三日月、プレアデス星団が特定の配置で描かれており、天体現象の描写として知られている最古のものである。太陰暦の12ヶ月は354日で経過するため、暦は2～3年ごとに閏月を挿入して太陽暦の季節と同期させる必要がある（太陰太陽暦にする）。この調整に関する最も古い記述は、1000年以上後の紀元前6～7世紀にバビロニア人によって記録された。これらの記述は、ネブラ天球儀の天体描写が太陰太陽暦に閏月を挿入する時期を判断するために必要な正確な配置であるという古代の知識を裏付けており、他の既知の方法よりも1000年以上も前にそのような暦を規制するための天文時計となった。^[21]
• 2001年に発見されたコキノ遺跡は、標高1,013メートル（3,323フィート）の死火山の頂上にあり、北マケドニアの周囲の田園地帯を見下ろす約0.5ヘクタールの敷地を占めています。紀元前1900年頃に青銅器時代の 天文台が建設され、紀元前700年頃まで近隣のコミュニティの観測に使用されていました。中央のスペースは、太陽の昇りと満月の観測に使用されました。3つのマークは、夏至、冬至、および2つの春分と秋分における日の出の位置を示しています。さらに4つのマークは、夏と冬の満月の最小赤緯と最大赤緯を示しています。2つは太陰月の長さを測っています。これらを組み合わせることで、19太陽年の間に発生する235の朔望月をマークすることで太陽と月の周期を調和させ、太陰暦を規制しています。中央の空間から離れた低い場所にある台座には、南北に一列に並んだ4つの石の座席（玉座）があり、東側の壁には溝の目印が掘られていた。この目印により、夏至（7月31日頃）には、昇る太陽の光が2番目の玉座にのみ当たるようになっている。この玉座は、統治者と地元の太陽神を結びつける儀式に使われ、また、生育期の終わりと収穫の時期を示すものであった。^[22]

• 紀元前1400年から800年にかけてのドイツ、フランス、スイスの黄金の帽子は、青銅器時代のウルンフィールド文化と関連している。黄金の帽子には、太陽と月の螺旋モチーフがあしらわれている。おそらく、太陰暦と太陽暦を較正するために使われた一種のカレンダーだったのだろう。^{[23] [24]}現代の研究では、ベルリンの黄金の帽子の例が属するシファーシュタット型の金箔円錐の装飾は、帯ごとの装飾の数と種類に関して体系的な順序を表していることが実証されている。唯一完全に保存されているベルリンの例を詳細に研究した結果、シンボルは太陰太陽暦を表している可能性が高いことがわかった。この品々は、太陰暦と太陽暦の両方で日付や期間を決定することを可能にしていただろう。^[25]

天文学の起源は、古代シュメール、アッシリア、バビロニア王国があった「チグリス川とユーフラテス川の間の地」メソポタミアにあります。楔形文字として知られる文字は、紀元前3500～3000年頃にシュメール人の間で生まれました。シュメールの天文学に関する私たちの知識は、紀元前1200年頃の最も古いバビロニアの星表を通じて間接的にしか伝わりません。多くの星の名前がシュメール語で登場するという事実は、初期青銅器時代まで続く連続性を示唆しています。メソポタミアの神話と宗教において惑星の神に重要な役割を与えた天体神学は、シュメール人によって始まりました。彼らはまた、非常に大きい数と非常に小さい数を記録する作業を簡素化する60進法（基数60）の位取り記数法を使用していました。円を 360度に分割したり、1 時間を 60 分に分割したりする現代の慣習は、シュメール人によって始まりました。詳細については、バビロニアの数字と数学に関する記事を参照してください。

古典文献では、メソポタミアの天文学者を指してカルデア人という用語が頻繁に使用されていますが、実際には、メソポタミアの天文学者は占星術やその他の占いを専門とする司祭兼書記官でした。

天文現象が周期的であると認識され、その予測に数学が応用された最初の証拠は、バビロニアのものである。古バビロニア時代に遡る粘土板には、太陽年における昼の長さの変化に数学が応用されたことが記録されている。バビロニアにおける何世紀にもわたる天体現象の観測は、エヌーマ・アヌ・エンリルとして知られる楔形文字の粘土板のシリーズに記録されている。現在所有されている最古の重要な天文学のテキストは、エヌーマ・アヌ・エンリルの粘土板63 、アミ・サドゥカの金星粘土板であり、約21年間にわたる金星の最初と最後の目に見える昇りが記載されており、惑星の現象が周期的であると認識されていた最古の証拠である。 MUL.APINには、星と星座のカタログのほか、太陽の昇りと惑星の沈み、水時計で測った昼の長さ、日時計、影、閏日を予測するための図表が含まれています。バビロニアのGUテキストでは、赤緯円に沿って星を「ひも」のように並べ、赤経または時間間隔を測定しています。また、天頂の星も使用しており、これも所定の赤経差で区切られています。^[26]

バビロニアの観測の質と頻度が大幅に向上したのは、ナボナッサルの治世（紀元前747～733年）のことでした。このころからバビロニアの天文日誌に不吉な現象が体系的に記録されるようになり、たとえば、 18年周期の月食が繰り返されていることが発見されました。ギリシャの天文学者プトレマイオスは、ナボナッサルの治世を時代の始まりと定めました。これは、最も古い観測がこの時期に始まったと考えたためです。

バビロニア天文学の発展の最終段階は、セレウコス朝（紀元前323年～紀元前60年）の時代に起こった。紀元前3世紀、天文学者は惑星の運動を予測するために「目標年テキスト」を使い始めた。これらのテキストは、各惑星の不吉な現象の繰り返し発生を見つけるために過去の観測記録をまとめたものである。ほぼ同時期、またはその直後に、天文学者は記録を参照せずにこれらの現象を直接予測できる数学モデルを作成した。この時代の著名なバビロニア天文学者は、太陽中心モデルの支持者であったセレウキアのセレウコスである。

バビロニアの天文学は、ギリシャ・ヘレニズム時代の天文学、古代インドの天文学、ササン朝イラン、ビザンツ帝国、シリア、イスラムの天文学、中央アジア、西ヨーロッパで行われた多くの研究の基礎となった。 ^[27]

インド亜大陸の天文学は、暦の作成に使われていた紀元前3千年紀のインダス文明の時代にまで遡ります。 ^[28]インダス文明は文書を残していないため、現存する最古のインド天文学の文献はヴェーダ時代のヴェーダンガ・ジョーティシャです。^[29]ヴェーダンガ・ジョーティシャはラガダに帰属し、紀元前約1350年の内部日付があり、儀式の目的で太陽と月の動きを追跡するための規則について説明しています。2つの版があり、1つはリグ・ヴェーダに属し、もう1つはヤジュル・ヴェーダに属しています。ヴェーダンガ・ジョーティシャによると、ユガまたは「時代」には、5つの太陽年、67の月の恒星周期、1,830日、1,835の恒星日、62の朔望月があります。 6世紀には、天文学はギリシャとビザンチンの天文学の伝統の影響を受けました。^{[28] [30] [31]}

アリヤバータ（476-550）は、その最高傑作『アーリヤバーティヤ』（499）の中で、地球が自転し、惑星の周期が太陽に対して与えられているという惑星モデルに基づく計算システムを提唱した。彼は、惑星の周期、日食と月食 の時間、月の瞬間的な動きなど、多くの天文定数を正確に計算した。 ^{[32] [33] [要ページ]}アリヤバータのモデルの初期の追随者には、ヴァラーハミヒラ、ブラフマグプタ、バースカラ2世などがいた。

シュンガ帝国時代には天文学が発達し、この時代に多くの星表が作られました。シュンガ時代は「インド天文学の黄金時代」として知られています^{（誰によると？）}。この時代には、さまざまな惑星の運動と位置、それらの昇りと沈み、合、日食の計算が発達しました。

6世紀までにインドの天文学者は、彗星は周期的に再び現れる天体であると信じていました。これは6世紀の天文学者ヴァラハミヒラとバドラバーフによって表明された見解であり、10世紀の天文学者バトットパラは特定の彗星の名前と推定周期を列挙しましたが、残念ながらこれらの数字がどのように計算されたか、またどれほど正確であったかはわかっていません。^[34]

古代ギリシャ人は、天文学を数学の一分野として扱い、非常に洗練されたレベルにまで発展させました。惑星の見かけの運動を説明する最初の幾何学的三次元モデルは、紀元前 4 世紀にクニドスのエウドクソスとキュジコスのカリポスによって開発されました。彼らのモデルは、地球を中心とした入れ子状の等心球に基づいていました。彼らより若い同時代人であるヘラクレイデス・ポンティクスは、地球が軸の周りを回転すると提唱しました。

天体現象に対して、プラトンやアリストテレスなどの自然哲学者たちは異なるアプローチをとった。彼らは数学的な予測モデルの開発よりも、宇宙の運動の理由の説明の開発に関心があった。プラトンは著書『ティマイオス』で、宇宙を球体で、それが惑星を運ぶ円に分割され、世界魂によって調和的な音程に従って支配されていると説明した。^{[35]アリストテレスは、エウドクソスの数学的モデルを参考にして、宇宙は複雑な同心}球体システムで構成されており、その円運動が組み合わさって惑星を地球の周りを運んでいると提唱した。^[36]この基本的な宇宙論モデルは、さまざまな形で16世紀まで普及した。

紀元前3世紀、サモス島のアリスタルコスが初めて太陽中心説を提唱したが、彼の考えについては断片的な記述しか残っていない。^[37] エラトステネスは地球の円周を非常に正確に推定した（測地学の歴史も参照）。^[38]

ギリシャの幾何天文学は、同心球のモデルから離れて、より複雑なモデルを採用するようになりました。このモデルでは、偏心円が周転円と呼ばれる小さな円を回り、周転円が惑星を回るというものです。このようなモデルの最初のものはペルガのアポロニウスによるものとされ、紀元前 2 世紀にはニカイアのヒッパルコスによってさらに発展が進められました。ヒッパルコスは、歳差運動の最初の測定や、現代の見かけの等級システムを提案した最初の星表の編集など、他にも数多くの貢献をしました。

アンティキティラ島の機械は、太陽と月、おそらくは惑星の動きを計算する古代ギリシャの天文観測装置であり、紀元前150年から100年頃のものであり、天文コンピューターの最初の先祖です。ギリシャのアンティキティラ島沖、キティラ島とクレタ島の間にある古代の難破船で発見されました。この装置は、16世紀に発明されたと以前に考えられていた差動歯車の使用と、18世紀に作られた時計に匹敵するほどの部品の小型化と複雑さで有名になりました。オリジナルの機械は、レプリカとともに アテネ国立考古学博物館の青銅コレクションに展示されています。

歴史家の視点によっては、古典物理天文学の頂点または堕落^{[要出典] [疑わしい–議論]}は、エジプトのアレクサンドリア出身のグレコローマン天文学者プトレマイオスに見られる。彼は、地動説天文学の古典的で包括的な解説書である『大総合』 (アラビア語の題名『アルマゲスト』でよく知られている)を著し、ルネサンスまで天文学に永続的な影響を及ぼした。プトレマイオスは『惑星仮説』で宇宙論の領域に踏み込み、4世紀前のサモス島のアリスタルコスによるより現実的な概念よりも何倍も小さい宇宙を舞台に、彼の幾何学体系の物理モデルを展開した。

エジプトのピラミッドの正確な向きは、紀元前3千年紀に達成された天空観測の高度な技術を永久に証明するものである。ピラミッドは北極星の方向に一直線に並んでいたことが示されているが、春分点歳差のため、当時はりゅう座のかすかな星、トゥバンであった。^[39]カルナックのアメン・ラー神殿の場所を、黄道傾斜角の時間的変化を考慮して評価したところ、大神殿は真冬の太陽が昇る方向に一直線に並んでいたことがわかった^。[40]太陽光が通る通路の長さでは、一年の他の時期には照明が限られていただろう。エジプト人はまた、天空を移動するジャッカルの頭を持つ神アヌビスであると信じられていたシリウス（犬の星）の位置を発見した。その位置は彼らの文明にとって非常に重要であり、日の出前に東から太陽が昇るとナイル川の氾濫を予言した。また、「夏の暑い日々」という言葉の由来でもある。^[41]

天文学は、祭りの日程を決めたり、夜の時間を決めたりするために、宗教的な事柄において重要な役割を果たしました。太陽、月、星の動きと位相を記録したいくつかの寺院の本のタイトルが保存されています。洪水の始まりにシリウス（エジプト語：ソプデット、ギリシャ語：ソティス）が昇ることは、年間のカレンダーで決定する特に重要なポイントでした。

ローマ時代の著作の中で、アレクサンドリアのクレメンスは、神聖な儀式における天文観測の重要性について次のように述べています。

そして歌手の後には占星術師 (ὡροσκόπος) が進み出る。占星術師は手に占星術針(ὡρολόγιον) を持ち、掌には占星術のシンボルを記す。占星術師はヘルメス占星術の書を暗記していなければならない。その書は全部で 4 冊ある。そのうち 1 冊は目に見える恒星の配置に関するもの、1 冊は太陽と月と 5 つの惑星の位置に関するもの、1 冊は太陽と月の合と位相に関するもの、そして 1 冊はそれらの昇りに関するものである。^[42]

占星術師の道具（占星術器と棕櫚）は、鉛直線と照準器である^[要説明]。これらは、ベルリン博物館にある 2 つの銘文が刻まれた物体、すなわち鉛直線が吊るされた短い柄と、広い方の端に照準用のスリットが入った棕櫚の枝と同一視されている。後者は目の近くに、前者はおそらく腕を伸ばしたもう一方の手に握られていた。クレメントが言及している「ヘルメス主義」の書物は、エジプトの神学書であり、おそらくヘレニズム時代の ヘルメス主義とは何の関係もない。^[43]

ラムセス6世とラムセス9世の墓の天井にある星の表から、夜の時間を決めるために、地面に座った男が、北極星の観測線が頭の真ん中を通るような位置で占星術師と向き合っていたようだ。一年のさまざまな日に、各時間は恒星がその時点で最高点に達するかほぼ最高点に達することで決定され、その時点でのこれらの星の位置は、表の中で中心、左目、右肩などと示されている。文献によると、寺院の創設または再建の際には、同じ装置で北軸が決定されており、これは天文観測では通常使用されていたと結論付けることができる。注意深く扱えば、非常に正確な結果が得られるかもしれない。

東アジアの天文学は中国で始まりました。二十四節気は戦国時代に完成しました。中国の天文学の知識が東アジアに導入されました。

中国の天文学には長い歴史があります。天体観測の詳細な記録は紀元前6世紀頃から、西洋の天文学と望遠鏡が導入された17世紀まで保管されていました。中国の天文学者は日食を正確に予測することができました。

初期の中国天文学の多くは、時間管理を目的としていました。中国人は太陰太陽暦を使用していましたが、太陽と月の周期が異なるため、天文学者は新しい暦を用意し、その目的で観測を行うことがよくありました。

占星術による占星術も天文学の重要な部分でした。天文学者は恒星の間に突然現れる「客星」（中国語：客星、ピンイン：kèxīng、文字通り「客星」）を注意深く記録しました。彼らは西暦185年の後漢書の天文年鑑で超新星を記録した最初の人物でした。また、 1054年にかに星雲を作った超新星は、中国の天文学者が観測した「客星」の例ですが、ヨーロッパの同時代の天文学者には記録されていませんでした。超新星や彗星などの現象に関する古代の天文学の記録は、現代の天文学の研究で時々使用されます。

世界初の星表は紀元前4世紀に 中国の天文学者、甘徳によって作成されました。

マヤの天文写本には、月の満ち欠け、日食の繰り返し、明けの明星と宵の明星としての金星の出現と消失を計算するための詳細な表が含まれています。マヤ人は、プレアデス、太陽、月、金星、木星、土星、火星の慎重に計算された周期に基づいて暦を作成しました。また、ドレスデン写本に描かれた日食、黄道または黄道帯、天の川の正確な説明があり、天の川は彼らの宇宙論において重要でした。^[44]マヤの重要な構造物の多くは、金星の極端な昇りと沈みに向いていたと考えられています。古代マヤにとって、金星は戦争の守護神であり、記録されている多くの戦いはこの惑星の動きに合わせて行われたと考えられています。火星は、保存された天文写本や初期の神話にも言及されています。^[45]

マヤ暦は太陽と結びついてはいなかったが、ジョン・ティープルはマヤ人が太陽年をグレゴリオ暦よりもいくらか正確に計算していたと提唱している。^[46]天文学と時間を計測するための複雑な数秘術の体系は、どちらもマヤの宗教の極めて重要な要素であった。

マヤ人は地球が万物の中心であり、星、月、惑星は神であると信じていた。彼らは、それらの動きは地球と他の天体の目的地の間を旅する神々であると信じていた。マヤ文化における多くの重要な出来事は、特定の神々が存在するという信念のもと、天体の出来事に合わせて行われた。^[47]

イスラム教支配下のアラブ世界とペルシャ世界は高度な文化を築き、ギリシャ天文学、インド天文学、ペルシャ天文学の重要な知識の著作が数多くアラビア語に翻訳され、その地域全体の図書館で使用され、保管されていました。イスラムの天文学者による重要な貢献は、観測天文学を重視したことです。^[48]これにより、9世紀初頭までにイスラム世界で最初の天文台が出現しました。 ^{[49] [50]これらの天文台で}ジージ星表が作成されました。

9世紀、ペルシャの占星術師アルブマサルは、当時最も偉大な占星術師の一人と考えられていた。占星術師を養成するための彼の実践的なマニュアルは、イスラムの知的歴史に多大な影響を与え、翻訳を通じて西ヨーロッパとビザンチン帝国にも影響を与えた。10世紀には、^[51]アルブマサルの『序論』は、中世ヨーロッパの学者にとってアリストテレスを再発見するための最も重要な資料の一つとなった。^[52] アブド・アル・ラフマーン・アル・スーフィー（アゾフィ）は星の観測を行い、その『恒星の書』の中で、星の位置、等級、明るさ、色、各星座の絵を説明した。彼はまた、現在アンドロメダ銀河として知られる「小さな雲」の最初の説明と絵を与えた。彼は、それがアラビアの星座である大きな魚の口の前に横たわっていると述べている。この「雲」は、おそらく西暦905年以前には、エスファハーンの天文学者にはよく知られていたようです。 ^[53]大マゼラン雲についての最初の記録上の言及も、アル・スーフィーによるものでした。^{[54] [55]} 1006年、アリー・イブン・リドワンは、記録された歴史上最も明るい超新星であるSN 1006を観測し、この一時的な星の詳細な説明を残しました。

10世紀後半、イランのテヘラン近郊に天文学者のアブ・マフムード・アル・フジャンディーが巨大な天文台を建設した。フジャンディーは太陽の一連の子午線通過を観測し、太陽に対する地球の軸の傾きを計算した。彼は、それ以前の（インド、その後ギリシャ）天文学者による測定ではこの角度の値がもっと高かったことに注目し、軸の傾きが一定ではなく、実際には減少している証拠である可能性があると考えた。^{[56] [57]} 11世紀のペルシャでは、ウマル・ハイヤームが多くの表を編纂し、ユリウス暦よりも正確でグレゴリオ暦に近い暦の改革を行った。

イスラム教徒による天文学の進歩には、以前の天文学的データの収集と修正、プトレマイオスのモデルの重大な問題の解決、アルザチェルによる緯度に依存しない普遍的なアストロラーベの開発、^[58]その他多数の天文機器の発明、天体と天球は地球と同じ物理法則に従うというジャアファル・ムハンマド・イブン・ムーサー・イブン・シャキールの信念、^[59]および物理的観測と一致する最初の月の動きのモデルを生み出したイブン・アル・シャティルによる経験的テストの導入などがある。^[60]

自然哲学（特にアリストテレス物理学）は、11世紀にイブン・アル＝ハイサム（アルハゼン）、14世紀にイブン・アル＝シャティル、^[61]、15世紀にクシュジーによって天文学から分離されました。 ^[62]

バースカラ2世（1114-1185）はウジャインの天文台の長で、ブラフマグプタの数学の伝統を引き継いでいました。彼は、ゴラディヤヤ（球面）とグラハガニタ（惑星の数学）の2部からなる『シッダーンタシロマニ』を著しました。彼はまた、地球が太陽の周りを一周するのにかかる時間を小数点第9位まで計算しました。当時の ナーランダ仏教大学では、天文学研究の正式なコースが提供されていました。

インド出身の他の重要な天文学者には、14世紀から16世紀にかけてケーララ学派の天文学と数学者であったサンガマグラマのマドハヴァ、ニラカンタ・ソマヤジ、ジェシュタデーヴァがいる。ニラカンタ・ソマヤジは、アルヤバータの『アーリヤバーティヤ』の注釈である『アーリヤバーティヤバーシャ』の中で、部分的に太陽中心の惑星モデルのための独自の計算システムを開発した。このモデルでは、水星、金星、火星、木星、土星が太陽の周りを回り、太陽が地球の周りを回る。これは、16世紀後半にティコ・ブラーエが提唱したティコのシステムと似ている。しかし、ニラカンタのシステムは、水星と金星の中心と緯度の運動の方程式を正しく考慮していたため、数学的にはティコのシステムよりも効率的だった。彼に続いたケーララ学派の天文学と数学のほとんどの天文学者は彼の惑星モデルを受け入れた。^{[63] [64]}

ギリシャの学者が天文学の発展に大きく貢献した後、ローマ時代から12世紀にかけて、西ヨーロッパでは天文学は比較的停滞した時代に入った。この進歩の欠如から、一部の天文学者は中世の西ヨーロッパの天文学には何も起こらなかったと主張するようになった。^[65] しかし、最近の調査では、4世紀から16世紀までの期間の天文学の研究と教育のより複雑な様相が明らかになった。^[66]

西ヨーロッパは、大陸の知的生産に影響を与える大きな困難を抱えながら中世を迎えた。古代の高度な天文学の論文はギリシャ語で書かれており、その言語の知識が衰退するにつれて、研究に利用できるのは簡略化された要約と実用的なテキストのみとなった。この古代の伝統をラテン語で伝えた最も影響力のある著述家は、マクロビウス、プリニウス、マルティアヌス・カペラ、カルキディウスである。^[67] 6世紀、トゥールのグレゴリウス司教は、マルティアヌス・カペラを読んで天文学を学んだと述べ、この初歩的な天文学を用いて、修道士が星を見て夜の祈りの時間を決定する方法を説明し続けた。^[68]

7世紀、イギリスの修道士ベーダ・オブ・ジャローは影響力のある著書『時の計算について』を出版し、コンピュトゥスと呼ばれる手順を使ってイースターの正確な日付を計算するのに必要な実用的な天文学の知識を聖職者に提供した。この著書は7世紀から12世紀に大学が設立されてからずっと後まで聖職者の教育の重要な要素であり続けた。^[69]

天文学に関する古代ローマの現存する文献やベーダとその追随者たちの教えは、カール大帝が後援した学問の復興の時期に本格的に研究され始めた。^[70] 9世紀までには、惑星の位置を計算するための初歩的な技術が西ヨーロッパで広まっていた。中世の学者たちはその欠陥を認識していたが、これらの技術を説明した文献は、惑星の運動とその占星術的意義への関心を反映して、引き続きコピーされた。^[71]

この天文学的背景を踏まえて、10世紀にはオーリヤックのゲルベルトなどのヨーロッパの学者たちが、アラビア語圏に存在すると聞いていた学問を求めてスペインやシチリア島を旅し始めた。そこで彼らは初めて、暦や時間計測に関するさまざまな実用的な天文学的技術、特にアストロラーベに関する技術に出会った。すぐにライヒェナウのヘルマンなどの学者がアストロラーベの用途と構造に関するラテン語のテキストを書き、マルヴェルンのワルヒャーなどの学者は、計算表の妥当性をテストするためにアストロラーベを使って日食の時刻を観測した。^[72]

12世紀までに、学者たちはより進んだ天文学や占星術の文献を求めてスペインやシチリア島を旅し、それらをアラビア語やギリシャ語からラテン語に翻訳して西ヨーロッパの天文学の知識をさらに豊かにした。これらの新しい文献の到来は中世ヨーロッパの大学の台頭と時を同じくし、すぐに大学で定着した。^[73] 大学への天文学の導入を反映して、ヨハネス・オブ・サクロボスコは、天球図、コンピュトゥス、象限儀、計算に関する一連の影響力のある天文学入門書を著した。 ^[74]

14世紀、後にリゾー司教となるニコラ・オレームは、地球の運動に反対する聖書のテキストも物理的議論も論証的でないことを示し、地球が動いていて天は動いていないという理論の単純さの議論を提起した。しかし、彼は「誰もが、そして私もそう思うが、天は動いていて地球は動いていない。なぜなら、神は動かない世界を創造したからだ」と結論付けた。 ^[75] 15世紀、ニコラウス・クザーヌ枢機卿は、科学的著作の中で、地球は太陽の周りを回っており、それぞれの星はそれ自体が遠い太陽であると示唆した。

ルネサンス期、天文学はコペルニクス革命と呼ばれる思想的革命を経験し始めた。これは、惑星が地球ではなく太陽の周りを回るという地動説を提唱した天文学者ニコラウス・コペルニクスにちなんで名付けられた。彼の著書『天球回転論』は1543年に出版された。^[76]長期的には非常に物議を醸す主張であったが、当初は小さな論争しか巻き起こさなかった。^{[76]この理論が支配的な見解となったのは、}ガリレオ・ガリレイ、ヨハネス・ケプラー、アイザック・ニュートンなど多くの人物がこの研究を支持し、改良したためである。他の人物も、理論全体を信じていなかったにもかかわらず、有名な観察でこの新しいモデルを支援した。^[77]

デンマーク貴族のブラーエは、この時代に欠かせない天文学者だった。^[77]彼は『新星について』の出版で天文学の舞台に登場し、その中で超新星SN 1572に関する従来の通説を否定した。 ^[77]（SN 1572はピーク時の金星と同じくらい明るかったが、後に肉眼では見えなくなり、天の不変性に関するアリストテレスの教義を否定した。） ^{[78] [79]}彼はまた、太陽と月と恒星が地球の周りを回り、他の5つの惑星が太陽の周りを回るというティコの体系を創案した。この体系は、コペルニクス体系の数学的利点とプトレマイオス体系の「物理的利点」を融合させたものである。 ^[80]これは、人々が地動説を受け入れず、プトレマイオス体系も受け入れることができなかったときに信じていた体系の1つであった。^[80]彼は星と太陽系の非常に正確な観測で最もよく知られています。後に彼はプラハに移り、研究を続けました。プラハではルドルフ表に取り組んでいましたが、これは彼の死後まで完成しませんでした。^{[81]ルドルフ表は、1300年代に作られた}アルフォンソ表や不正確なプルテニクス表よりも正確になるように設計された星図でした。 ^[81]このとき彼は助手のヨハネス・ケプラーの助けを受けていました。ケプラーは後にブラーエの作品を完成させ、理論にもその観測結果を活用しました。^[81]

ブラーエの死後、ケプラーは後継者とみなされ、ルドルフ表などのブラーエの未完の著作を完成させる任務を与えられた。^[81]ルドルフ表は1624年に完成したが、出版されるまでには数年間かかった。^{[81]この時代を代表する多くの人々と同様、ケプラーも}三十年戦争などの宗教的、政治的な混乱に見舞われ、混乱により彼の著作のいくつかはほぼ破壊されてしまった。しかし、ケプラーは、仮定された物理的原因から天体運動の数学的予測を導き出そうとした最初の人物であった。彼は、現在彼の名を冠している、以下の 3つのケプラーの惑星運動の法則を発見した。

1. 惑星の軌道は、2 つの焦点のうちの 1 つに太陽がある楕円形です。
2. 惑星と太陽を結ぶ線分は、等しい時間間隔で等しい面積を描きます。
3. 惑星の公転周期の2乗は、その軌道の長半径の3乗に比例する。^[82]

これらの法則により、彼は既存の太陽中心モデルを改良することに成功しました。最初の 2 つは 1609 年に発表されました。ケプラーの貢献により、システム全体が改良され、事象を適切に説明し、より信頼性の高い予測が可能になったため、システムの信頼性が高まりました。これ以前は、コペルニクスのモデルはプトレマイオスのモデルと同じくらい信頼性が低かったです。この改良は、ケプラーが軌道が完全な円ではなく楕円であることに気付いたために実現しました。

ガリレオ・ガリレイは、20倍の屈折望遠鏡を製作した後、初めて望遠鏡を使って空を観測した人の一人です。^[83]彼は1610年に木星の4つの最大の衛星を発見しました。これらは現在、彼にちなんでガリレオ衛星と総称されています。^[84]この発見は、他の惑星を周回する衛星の最初の観測例でした。^[84]彼はまた、月にクレーターがあることを発見し、太陽黒点を観測して正しく説明し、金星が月の満ち欠けに似た一連の位相を示していることを発見しました。^[85]ガリレオは、これらの事実はプトレマイオスのモデルと矛盾していると主張しました。プトレマイオスのモデルでは現象を説明できないだけでなく、矛盾さえします。^[85]衛星によって、地球の周りをすべてのものが周回する必要はなく、太陽系の他の部分が、地球が太陽を周回するなど、別の物体を周回できることが実証されました。^[84]プトレマイオス朝の体系では、天体は完璧であるはずだったので、そのような天体にはクレーターや黒点があってはならない。^[86]金星の満ち欠けは、金星の軌道が地球の軌道の内側にある場合にのみ起こり、地球が中心にある場合には起こり得ない。 最も有名な例として、彼は教会当局、より具体的にはローマの異端審問からの挑戦に直面しなければならなかった。^[87]彼らは、これらの信念がローマカトリック教会の教えに反し、最も弱かったカトリック教会の権威に挑戦するものであったため、彼を異端として告発した。 [87]彼はしばらくの間処罰を免れた​​が、最終的には裁判にかけられ、1633年に異端の罪を認めた。 [ ^{87 ]}これにはいくらかの費用がかかったが、彼の本は禁止され、彼は1642年に亡くなるまで自宅軟禁状態に置かれていた。^[88]

アイザック・ニュートン卿は、万有引力の法則を通じて物理学と天文学の結びつきをさらに深めました。地球の表面に物体を引き付けるのと同じ力が、月を地球の周りを回らせていることに気づいたニュートンは、既知のすべての重力現象を 1 つの理論的枠組みで説明することができました。著書『自然哲学の数学的原理』では、ニュートンはケプラーの法則を第一原理から導き出しました。その第一原理は次のとおりです。

1. 慣性系では、物体は力が作用しない限り、静止したままか、一定の速度で動き続けます。
2. 慣性座標系では、物体に働く力 F のベクトル和は、その物体の質量m にその物体の加速度aを乗じたものに等しくなります。つまり、F = ma です (ここでは質量 m は一定であると仮定します)。
3. 一つの物体が別の物体に力を加えると、第二の物体は同時に最初の物体に大きさが等しく方向が反対の力を及ぼします。^[89]

したがって、ケプラーが惑星がどのように動くかを説明したのに対し、ニュートンは惑星がなぜそのように動くのかを正確に説明することに成功しました。ニュートンの理論的発展は、現代物理学の多くの基礎を築きました。

イギリス国外では、ニュートンの理論が確立されるまでにはしばらく時間がかかった。フランスではデカルトの渦理論が主流で、ホイヘンス、ライプニッツ、カッシーニはニュートンの体系の一部のみを受け入れ、自らの哲学を好んだ。ヴォルテールは1738年に一般向けの解説を出版した。 ^[90] 1748年、フランス科学アカデミーは木星と土星の摂動を解いた者に賞金を出すと発表し、この摂動は最終的にオイラーとラグランジュによって解かれた。ラプラスは1798年から1825年にかけて出版を行い、惑星の理論を完成させた。惑星形成の太陽系星雲モデルの初期の起源が始まった。

エドモンド・ハレーはフラムスティードの後を継いでイギリス王立天文官となり、 1758年に彼の名を冠した彗星の再来を予言することに成功した。ウィリアム・ハーシェル卿は1781年に現代で初めて観測された新しい惑星、天王星を発見した。ティティウス・ボーデの法則によって明らかにされた火星と木星の間の隔たりは、 1801年と1802年に小惑星 ケレスとパラスが発見されたことで埋められ、その後も多くの小惑星が発見された。

当初、アメリカの天文学的思想はアリストテレス哲学に基づいていましたが[ ^91] 、新しい天文学への関心は1659年にはすでに年鑑に現れ始めました^[92]。

宇宙多元論とは、恒星は遠く離れた太陽であり、おそらく独自の惑星系を持っているという考え方に付けられた名前である。この方向の考えは、古代、アナクサゴラスやサモス島のアリスタルコスによって表明されたが、主流には受け入れられなかった。恒星が遠く離れた太陽であると示唆したヨーロッパルネサンス期の最初の天文学者は、ジョルダーノ・ブルーノの著書『無限の宇宙と世界について』（1584年）である。この考えは、知的地球外生命体の存在を信じていたこととともに、異端審問で彼に対して提起された告発の1つであった。この考えは、17世紀後半、特にベルナール・ル・ボヴィエ・ド・フォントネルの『世界の多様性についての対話』（1686年）の出版後に主流となり、18世紀初頭までには恒星天文学におけるデフォルトの作業仮説となった。

イタリアの天文学者ジェミニアーノ・モンタナリは、 1667 年にアルゴル星の光度の変動を観測したと記録しています。エドモンド・ハレーは、近くにある 2 つの「固定」星の固有運動の最初の測定値を発表し、古代ギリシャの天文学者プトレマイオスとヒッパルコスの時代から位置が変わっていることを示しました。ウィリアム・ハーシェルは、空の星の分布を決定しようとした最初の天文学者です。1780 年代に、彼は 600 方向に一連の測定器を設置し、各視線に沿って観測された星を数えました。これにより、彼は、星の数が空の片側、つまり天の川銀河の中心に向かって着実に増加していると推測しました。彼の息子ジョン・ハーシェルは、南半球でこの研究を繰り返し、同じ方向にも対応する増加があることを発見しました。^[93]ウィリアム・ハーシェルは、他の業績に加えて、いくつかの星が同じ視線に沿っているだけでなく、連星系を形成する物理的な仲間であることを発見したことで知られています。^[94]

写真が発明される前は、天文データのデータ記録は人間の目に限られていました。1840年、化学者のジョン・W・ドレイパーが、月を撮影した最古の天文写真を作成しました。そして19世紀後半までには、惑星、恒星、銀河の画像が記録された写真乾板が何千枚も作成されました。ほとんどの写真は、人間の目よりも量子効率が低かった（つまり、入射光子の捕捉量が少ない）ものの、積分時間が長い（人間の目では100ミリ秒であるのに対し、写真では数時間かかる）という利点がありました。これにより天文学者が利用できるデータが大幅に増加し、データを追跡して分析するため の人間によるコンピューター、有名なハーバード・コンピューターの登場につながりました。

科学者たちは、肉眼では見えない光の形態を発見し始めました。X線、ガンマ線、電波、マイクロ波、紫外線、赤外線です。これは天文学に大きな影響を与え、赤外線天文学、電波天文学、X線天文学、そして最終的にはガンマ線天文学の分野を生み出しました。分光法の出現により、他の星も太陽に似ているが、温度、質量、サイズの範囲が異なることが証明されました。

恒星分光法の科学は、ヨーゼフ・フォン・フラウンホーファーとアンジェロ・セッキによって開拓されました。彼らはシリウスなどの恒星のスペクトルを太陽と比較することで、吸収線（恒星のスペクトル内の特定の周波数の大気による吸収によって引き起こされる暗い線）の強度と数に違いがあることを発見しました。1865年、セッキは恒星をスペクトル型に分類し始めました。^[95]ヘリウムの最初の証拠は、1868年8月18日に太陽の彩層のスペクトルで波長587.49ナノメートルの明るい黄色のスペクトル線として観測されました。この線は、インドのグントゥールで皆既日食中にフランスの天文学者ジュール・ヤンセンによって検出されました。

恒星までの距離（はくちょう座61番星から11.4光年）の最初の直接測定は、1838年にフリードリヒ・ベッセルが視差法を使って行いました。視差測定により、天空の恒星間の距離が非常に離れていることが実証されました。^[要出典]二重星の観測は、19世紀にますます重要になりました。1834年、フリードリヒ・ベッセルはシリウスの固有運動の変化を観測し、隠れた伴星があると推測しました。エドワード・ピカリングは、 1899年にミザールのスペクトル線が104日周期で分裂するのを観測し、最初の分光連星を発見しました。フリードリヒ・ゲオルク・ヴィルヘルム・フォン・シュトルーベやSWバーナムなどの天文学者によって多くの連星系の詳細な観測が収集され、軌道要素の計算から恒星の質量を決定できるようになりました。望遠鏡の観測から連星の軌道を導き出すという問題に対する最初の解決策は、1827年にフェリックス・サヴァリによってなされました。 ^[96] 1847年、マリア・ミッチェルは望遠鏡を使って彗星を発見しました。

大量の天文学データが蓄積されるにつれて、ハーバード・コンピューターのようなチームが台頭し、それまで男性天文学者の助手としてしかいなかった多くの女性天文学者がこの分野で認められるようになった。アメリカ海軍天文台（USNO）やその他の天文学研究機関は、科学者がより多くの背景知識を必要とする研究を行っている間に、退屈な計算を行う人間の「コンピューター」を雇った。 ^[97]この時期の多くの発見は、もともと女性の「コンピューター」によって記録され、上司に報告された。ヘンリエッタ・スワン・リービットは、セファイド変光星の周期と光度の関係を発見し、それをさらに太陽系外の距離を測定する方法へと発展させた。

ハーバード大学のコンピューターのベテランであるアニー・J・キャノンは、 1900年代初頭に、色と温度に基づく恒星の分類体系の現代版（OBAFGKM）を開発し、生涯で誰よりも多くの恒星（約35万個）を手動で分類しました。^{[98] [99]} 20世紀には、星の科学的研究がますます急速に進歩しました。 カール・シュヴァルツシルトは、星の色、つまり温度は、視覚的な等級と写真の等級を比較することで決定できることを発見しました。光電式 光度計の開発により、複数の波長間隔で等級を正確に測定できるようになりました。1921年、アルバート・A・マイケルソンは、ウィルソン山天文台のフッカー望遠鏡の干渉計を使用して、初めて恒星の直径を測定しました。[ ^100]

20 世紀の最初の数十年間に、星の物理的構造に関する重要な理論的研究が行われた。1913 年には、ヘルツシュプルング・ラッセル図が開発され、星の天体物理学的研究が推進された。1906年にポツダムで、デンマークの天文学者エイナール・ヘルツシュプルングが、これらの星の色と光度をプロットした最初の図を発表した。これらの図には、目立つ連続した一連の星が示されており、彼はこれを主系列と名付けた。プリンストン大学では、ヘンリー・ノリス・ラッセルがこれらの星のスペクトル型を絶対等級に対してプロットし、矮星が明確な関係に従うことを発見した。これにより、矮星の実際の明るさをかなりの精度で予測できるようになった。星の内部と恒星の進化を説明する成功したモデルが開発された。セシリア・ペイン＝ガポシュキンは、 1925 年の博士論文で、星は主に水素とヘリウムでできていると初めて提唱した。^[101]量子物理学の進歩により、恒星のスペクトルの理解が深まりました。これにより、恒星の大気の化学組成を決定できるようになりました。^[102] 1930年代に恒星の進化モデルが開発されると、ベンクト・ストロームグレンが光度スペクトル分類図を表すためにヘルツシュプルング・ラッセル図という用語を導入しました。恒星の分類のための洗練されたスキームは、1943年にウィリアム・ウィルソン・モーガンとフィリップ・チャイルズ・キーナンによって発表されました。

私たちの銀河である天の川が独立した星の集まりとして存在することは、20世紀になって初めて証明されました。これは「外部」銀河の存在とともに証明され、その後すぐに、ほとんどの銀河が私たちから遠ざかっていることから宇宙の膨張が明らかになりました。1920年代のハーロー・シャプレーとヒーバー・カーティスの間の「大論争」は、天の川の性質、渦巻星雲、宇宙の大きさに関するものでした。^[103]

量子物理学の出現により、分光法はさらに洗練されました。

^{太陽は、10 10 個}以上の恒星 (100 億個の恒星)で構成された銀河の一部であることが判明しました。大論争の 1 つであった他の銀河の存在は、エドウィン・ハッブルによって解決されました。ハッブルは、アンドロメダ星雲を別の銀河として特定し、他の多くの銀河は私たちの銀河から遠く離れ、遠ざかっていると特定しました。

天文学と大きな共通点を持つ分​​野である物理宇宙論は、20世紀に大きな進歩を遂げ、熱いビッグバンのモデルは、非常に遠い銀河や電波源の赤方偏移、宇宙マイクロ波背景放射、ハッブルの法則、宇宙論的元素存在比など、天文学と物理学によって提供された証拠によって強力に裏付けられました。

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• ウィキメディア・コモンズの天文学の歴史に関連するメディア
• 天文学と帝国、BBCラジオ4、サイモン・シェイファー、クリステン・リッピンコット、アラン・チャップマンとの討論（In Our Time、2006年5月4日）
• Bibliothèque numérique de l'Observatoire de Paris (パリ天文台のデジタル図書館)
• Caelum Antiquum: LacusCurtiusの古代天文学と占星術のリソース
• メソアメリカの考古天文学：先スペイン時代の天文学的知識に関する現代的理解のレビュー
• 天文学遺産へのユネスコ-IAUポータル