Кіріспе

Астрономия – ежелгі дәуірге дейін жететін, табиғат ғылымдарының ең көне саласы. Оның бастаулары тарихқа дейінгі кезеңдегі діни, мифологиялық, космологиялық, күнтізбелік және астрологиялық сенімдер мен практикалармен байланысты. Осылардың қалдықтары бүгінге дейін астрологияда сақталып қалған, бұл ғылым көптен бері қоғамдық және мемлекеттік астрономиямен тығыз байланыста. 1543 жылы басталған Коперник революциясы кезінде Еуропада астрология мен астрономия толыққанды бөлініп шыққан жоқ (астрология мен астрономияға қараңыз). Кейбір мәдениеттерде астрономиялық деректер астрологиялық болжамдар жасау үшін қолданылған.

Ерте тарих

Ертедегі мәдениеттер аспан денелерін құдайлар мен рухтармен байланыстырды. Олар бұл нысандарды (және олардың қозғалысын) жаңбыр, құрғақшылық, жыл мезгілдері және толқындар сияқты құбылыстармен байланыстырды. Әдетте, алғашқы астрономдар дін қызметкерлері болған және олар аспан денелері мен оқиғаларды құдайлықтың көрінісі деп түсінген, сондықтан ерте астрономияның қазіргі астрология деп аталатын нәрсеге байланысы бар. 32 500 жыл бұрын жасалған мамонт тісінен ойылған затта ең көне белгілі жұлдыздар картасы (Орион шоқжұлдызына ұқсас) болуы мүмкін. Сондай-ақ, Франциядағы Ласко үңгірлерінің қабырғасындағы 33 000 – 10 000 жыл бұрынғы суреттер Плеядаларды, Жаз үшбұрышын және Солтүстік тәжін көрсететін графикалық бейне болуы мүмкін деген пікір бар. Астрономиялық сәйкестіктері болуы мүмкін ежелгі құрылымдар (мысалы, Стоунхендж) астрономиялық, діни және әлеуметтік функцияларды орындаған болуы мүмкін. Әлем күнтізбелері көбінесе Күн мен Айды бақылау арқылы белгіленген (күнді, айды және жылды анықтау), және олар егіншілік қоғамдар үшін маңызды болды, онда егін жинау жылдың дұрыс уақытында егіс салуға байланысты болды, ал толық Ай қалалық базарларға түнгі сапарлар үшін жалғыз жарық көзі болды. Қазіргі кездегі кең таралған күнтізбе римдік күнтізбеге негізделген. Бұл бастапқыда Ай күнтізбесі болғанымен, айдың фазаларымен дәстүрлі байланысын үзіп, жылды он екіге жуық тең айға бөлді, олар көбінесе отыз және отыз бір күнді кезектестірді. Юлий Цезарь б.з.д. 46 жылы күнтізбе реформасын бастады және 4-ғасырда б.з.д. грек астрономы Каллипп ұсынған 365 күндік жыл ұзындығына негізделген, қазіргі Юлиан күнтізбесін енгізді.

Месопотамия

Батыс астрономиясының бастауын Месопотамиядан, «Тигр мен Евфрат өзендерінің арасындағы» жерден, ежелгі Шумер, Ассирия және Вавилон патшалықтарының орналасқан жерінде табуға болады. Шумерлер арасында б.з.д. 3500–3000 жылдары клинопись деп аталатын жазу түрі пайда болды. Шумер астрономиясы туралы біліміміз б.з.д. 1200 жыл шамасындағы ең ертедегі вавилондық жұлдыз каталогтары арқылы ғана белгілі. Көптеген жұлдыз атауларының шумер тілінде кездесуі ерте қола дәуіріне дейінгі байланысты көрсетеді. Месопотамия мифологиясы мен дінінде планеталық құдайларға маңызды рөл берген астрология шумерлермен басталды. Олар сондай-ақ 60-базалық (сексагезималдық) орындық сандық жүйені қолданды, бұл өте үлкен және өте кіші сандарды жазуды жеңілдетті. Шеңберді 360 градусқа, немесе бір сағатты 60 минутқа бөлу дәстүрі шумерлерден бастау алады. Толық ақпарат алу үшін «Бабылдық сандар мен математика» мақалаларын қараңыз. Классикалық дереккөздерде Месопотамия астрономдарына «халдейлер» деген термин жиі қолданылады, бірақ шындығында олар астрология және басқа да болжам түрлеріне маманданған дін қызметкерлері-жазушылар болған. Астрономиялық құбылыстардың мерзімді екендігін мойындаудың және оларды болжау үшін математиканы қолданудың алғашқы дәлелі вавилондықтарға тән. Ежелгі Вавилон дәуірінен қалған тақташаларда күн сәулесінің күндізгі жыл бойы өзгеруіне математикалық әдістер қолданылғаны жазылған. Вавилондықтардың ғасырлар бойы аспан құбылыстарын бақылап келгендері «Энума Ану Энлил» деп аталатын сына жазуы бар тақташаларда сақталған. Бізде бар ең көне маңызды астрономиялық мәтін – «Энума Ану Энлилдің» 63-тақташасы, Амми Садуканың Венера тақташасы. Онда шамамен 21 жыл ішінде Венераның бірінші және соңғы көрінетін көтерілулері тізімделген, бұл планета құбылысының мерзімді екендігін танудың ең алғашқы дәлелі. МТК-да. APIN жұлдыздар мен шоқжұлдыздар каталогтарын, гелиактық көтерілулерді және планеталардың батуын болжау схемаларын, су сағатымен өлшенген күн сәулесінің ұзындығын, гномонды, көлеңкелерді және интеркаляцияларды қамтиды. Вавилондық GU мәтіні жұлдыздарды төмендеу шеңберлері бойымен орналасқан «тізбектерге» жинақтайды, осылайша оң жақ көтерілуді немесе уақыт аралықтарын өлшейді, сондай-ақ берілген оң жақ көтерілу айырмашылығымен бөлінген зенит жұлдыздарын қолданады. Вавилондық бақылаулардың сапасы мен жиілігі Набонасардың (747–733 ж.б.д.) тұсында айтарлықтай артты. Мысалы, осы уақыттан бастап вавилондық астрономиялық күнделіктердегі қауіпті құбылыстардың жүйелі жазбалары 18 жылдық ай тұтылу циклін анықтауға мүмкіндік берді. Грек астрономы Птолемей кейінірек Набонасардың билігін бір дәуірдің басталуын белгілеу үшін пайдаланды, өйткені ол осы уақыттағы байқаулардың ең ерте пайдалы екенін санады. Вавилон астрономиясының дамуының соңғы кезеңдері Селевкидтер империясы кезінде (б.з.д. 323–60 ж.) орын алды. Б.з.д. III ғасырда астрономдар планеталардың қозғалысын болжау үшін «мақсатты жыл мәтіндерін» қолдана бастады. Бұл мәтіндер әр планетада қайталанатын қауіпті құбылыстарды табу үшін өткен бақылаулардың жазбаларын жинады. Сол уақытта немесе одан кейін астрономдар математикалық модельдерді жасап, осы құбылыстарды тікелей, деректерге жүгінбей-ақ болжауға мүмкіндік берді. Бұл уақыттан белгілі вавилондық астроном – Селевкиялық Селевк, ол гелиоцентрлік модельді қолдады. Вавилон астрономиясы грек және эллин астрономиясының, классикалық үнді астрономиясының, Сасанид Иранының, Византияның, Сирияның, ислам астрономиясының, Орталық Азияның және Батыс Еуропаның көптеген жұмыстарының негізі болды.

Үндістан

Үндістан субконтинентіндегі астрономия б.з.д. 3 мың жылдығына, Инд өркениеті дәуіріне дейін барып жетеді, сол кезде ол күнтізбелер жасау үшін қолданылды. Инд өркениеті жазбаша құжаттар қалдырмағандықтан, ең көне сақталған үнді астрономиялық мәтіні – Веда дәуірінен бастау алатын Веданга джотиша. Веданга джотиша Лагадхаға жатқызылады және шамамен б.з.д. 1350 жылы жазылған. Ол күн мен айдың қозғалысын ритуалдық мақсаттарда бақылау ережелерін сипаттайды. Бұл мәтін екі нұсқада сақталған, біреуі Ригведаға, екіншісі Яджурведаға жатады. Веданга джотишаға сәйкес, бір югада немесе "эрада" 5 күн жылы, 67 айлық сидериялық цикл, 1830 күн, 1835 сидериялық күн және 62 синодикалық ай болады. 6 ғасырда астрономияға грек және Византия астрономиялық дәстүрлері әсер еткен. Арьябхата (476–550), өзінің маңызды еңбегі «Арьябхатия» (499) ішінде Жердің өз осімен айналып тұратын және планеталардың кезеңдері Күнге қатысты берілген планеталық модельге негізделген есептеу жүйесін ұсынды. Ол планеталардың айналыс кезеңдері, күн және ай тұтылуларының уақыты, Айдың жылдам қозғалысы сияқты көптеген астрономиялық тұрақтыларды дәл есептеп шығарды. Арьябхатаның моделінің ерте жақтастары Варахамихира, Брахмагупта және Бхаскара II болды. Шунга империясы кезінде астрономия дамыды және осы кезеңде көптеген жұлдыз каталогтары жасалды. Шунга дәуірі «Үндістандағы астрономияның алтын ғасыры» деп аталады. Бұл кезеңде әртүрлі планеталардың қозғалысы мен орналасуы, олардың шығуы мен батуы, қосылулары және тұтылуларды есептеу үшін есептеулер жасалды. 6 ғасырдағы үнді астрономдары кометалардың мезгіл-мезгіл пайда болатын аспан денелері екеніне сенді. Бұл пікірді 6 ғасырда Варахамихира мен Бхадрабаху, ал 10 ғасырда Бхаттопала белгілі бір кометалардың атауларын және шамамен кезеңдерін атап көрсетті, бірақ бұл сандар қалай есептелгені немесе қаншалықты дәл болғаны белгісіз. Бхаскара II (1114–1185) Брахмагуптаның математикалық дәстүрін жалғастырып, Уджайндағы астрономиялық обсерваторияның басшысы болды. Ол «Сиддханташиромани» атты еңбегін жазды, ол екі бөлімнен тұрады: Голадхьяя (сфера) және Грахганита (планеталар математикасы). Сондай-ақ, ол Жердің Күнді айналып өтуіне кететін уақытты ондық санның 9 орнына дейін дәлдікпен есептеп шығарды. Наланда буддалық университеті сол кезде астрономиялық зерттеулер бойынша ресми курстар ұсынды. Үндістанның басқа да маңызды астрономдары Сангаграма Мадхава, Нилаканта Сомаяджи және Джайштадева, олар 14 ғасырдан 16 ғасырға дейін Кераланың астрономия және математика мектебінің мүшелері болды. Нилаканта Сомаяджи өзінің «Арьябхатиябхасия» атты еңбегінде, Арьябхатаның «Арьябхатия»сына түсіндірме жазып, жартылай гелиоцентрикалық планеталық модель үшін өзінің есептеу жүйесін әзірледі, онда Меркурий, Венера, Марс, Юпитер және Сатурн Күнді айналдырады, ал ол өз кезегінде Жерді айналдырады, бұл 16 ғасырдың соңында Тихо Брахе ұсынған Тихоникалық жүйеге ұқсас. Нилакантаның жүйесі математикалық тұрғыдан Тихоникалық жүйеге қарағанда тиімді болды, өйткені ол Меркурий мен Венераның ортасы мен ендік қозғалысының теңдеуін дұрыс есепке алды. Одан кейін Керала астрономия және математика мектебінің астрономдарының көпшілігі оның планеталық моделін қабылдады.

Грекия және эллиндік әлем

Ежелгі гректер астрономияны математиканың бір саласы ретінде қарастырып, оны жоғары дамыған деңгейге жеткізді. Жер планеталарының көрінетін қозғалысын түсіндіруге арналған алғашқы геометриялық, үш өлшемді модельдерді б.з.д. 4 ғасырда Книдтік Евдокс және Кизиктік Каллипп жасаған. Олардың модельдері Жер ортасында орналасқан, бірінің ішіне бірі кіріктірілген гомоцентрикалық сфераларға негізделген. Олардың жас замандасы Понттық Гераклид Жер өзінің осінің айналысында қозғалады деп болжады. Аспан құбылыстарына Платон мен Аристотель сияқты табиғат философтары мүлдем басқаша көзқарас танытты. Олар математикалық болжамдарды жасауға емес, космостың қозғалысының себептерін түсіндіруге көбірек мән берді. Платон өзінің «Тимей» еңбегінде ғаламды планеталарды алып жүретін шеңберлерге бөлінген шар тәрізді дене ретінде сипаттап, оның гармониялық аралықтары әлемдік жанмен басқарылатынын айтты. Аристотель Евдокс жасаған математикалық модельге сүйене отырып, ғалам концентрлі сфералардың күрделі жүйесінен тұрады, олардың айналма қозғалысы планеталарды Жердің айналасында қозғатады деп ұсынды. Бұл негізгі космологиялық модель түрлі формаларда 16 ғасырға дейін қолданылып келді. Б.з.д. 3 ғасырда Самостық Аристарх алғаш рет күнцентристік жүйені ұсынды, бірақ оның идеясының тек шағын бөліктері ғана сақталған. Эратосфен Жердің көлденеңін жоғары дәлдікпен есептеп шығарды (қараңыз: геодезия тарихы). Грек геометриялық астрономиясы концентрлі сфералар моделінен алыстап, күрделірек модельдерді пайдаланды, онда эксцентрлі шеңбер кішірек шеңберді, планетаны айналдыратын эпицикл деп аталатын шеңберді алып жүреді. Мұндай алғашқы модель Пергалық Аполлонийге жатқызылады, ал оны одан әрі дамытуды б.з.д. 2 ғасырда Никеялық Гиппарх жүзеге асырды. Гиппарх көптеген жаңалықтар ашты, соның ішінде прецессияны алғаш рет өлшеді және жұлдыздардың алғашқы каталогын жасады, онда ол қазіргі көрінетін шамалар жүйесін ұсынды. Антикитера механизмі – Күн мен Айдың, және мүмкін планеталардың қозғалысын есептеуге арналған ежелгі грек астрономиялық құрал, ол шамамен б.з.д. 150–100 жылдары жасалған және астрономиялық компьютердің алғашқы прототипі болды. Ол Грекияның Антикитера аралының жанындағы көне кемеде табылған. Бұл құрылғы дифференциалдық берілісті қолдануымен және оның бөлшектерінің кішілігімен және күрделілігімен танымал, оны 18 ғасырда жасалған сағаттармен салыстыруға болады. Механизмінің түпнұсқасы Афина Ұлттық археологиялық мұражайының қола коллекциясында, оның көшірмесімен бірге қойылған.

Птолемей жүйесі

Тарихшының көзқарасына қарай, классикалық физикалық астрономияның өрбуі немесе құлдырауы Египеттің Александриясынан шыққан грек-римдік астроном Птолемеймен байланыстырылады. Ол жерорталық астрономияның толыққанды классикалық сипаттамасын жазды – "Мегале Синтаксис" ("Ұлы жинақ"), бірақ ол арабша "Альмагест" деген атауымен көбірек танымал. Бұл еңбек Ренессансқа дейін астрономияға елеулі әсер етті. "Планеталық гипотезалар" еңбегінде Птолемей космология саласына еніп, геометриялық жүйесінің физикалық моделін жасады. Бұл модель Самос атындағы Арристархтың төрт ғасыр бұрынғы, әлдеқайда реалистік көзқарасынан бірнеше есе кішкентай ғаламды бейнеледі.

Қытай

Шығыс Азия астрономиясы Қытайда басталды. Күн термині Соғысқан мемлекеттер кезеңінде аяқталды. Қытай астрономиясы туралы білім Шығыс Азияға тарады. Қытайда астрономияның ұзақ тарихы бар. Астрономиялық бақылаулардың егжей-тегжейлі жазбалары шамамен б.з.д. 6 ғасырдан бастап, батыс астрономиясы мен телескоптың 17 ғасырда енгізілуіне дейін сақталды. Қытай астрономдары тұтылуды дәл болжауға қабілетті болды. Ертедегі қытай астрономиясының көп бөлігі уақытты өлшеу мақсатында жасалды. Қытайлар ай-күн күнтізбесін қолданған, бірақ Күн мен Айдың циклдары әртүрлі болғандықтан, астрономдар жаңа күнтізбелерді дайындап, осы мақсатта бақылаулар жүргізді. Астрологиялық болжау да астрономияның маңызды бөлігі болды. Астрономдар "қонақ жұлдыздарды" (қытайша: 客星; пиньинь: kèxīng; мағынасы: "қонақ жұлдыз") – кенеттен пайда болатын жұлдыздарды мұқият жазды. Олар 185 жылы Хуаншудың астрологиялық жылнамасында супернованы алғаш рет тіркеген. Сондай-ақ, 1054 жылы Жүгіртке тұмандығын құраған супернова – қытай астрономдары бақылаған "қонақ жұлдыздың" мысалы, бірақ оны еуропалық замандастары тіркемеген. Суперновалар мен кометалар сияқты құбылыстардың ежелгі астрономиялық жазбалары кейде қазіргі астрономиялық зерттеулерде пайдаланылады. Әлемдегі алғашқы жұлдыз каталогын б.з.д. 4 ғасырда қытай астрономы Гаң Дэ жасаған.

Орта Америка

Майя астрономиялық кодекстерінде Ай фазаларын, тұтылулардың қайталануын және Венераның таңғы және кешкі жұлдыз ретінде пайда болуы мен жоғалуын есептеуге арналған егжей-тегжейлі кестелер бар. Майялар өз күнтізбесін Плеядалардың, Күннің, Айдың, Венераның, Юпитердің, Сатурнның, Марстың мұқият есептелген циклдеріне негіздеді, сонымен қатар олар Дрезден кодексінде, сондай-ақ эклиптика немесе зодиакта бейнеленген тұтылулардың нақты сипаттамасына ие болды, ал Күн жолы олардың космологиясында маңызды рөл атқарды. Майяның маңызды құрылыстарының көптегені Венераның ең жоғары және ең төменгі нүктеде пайда болуына сәйкес бағытталған деп саналады. Ежелгі майялар үшін Венера соғыстың қасиетті қамқоршысы болды және көптеген жазылған шайқастар осы планетаның қозғалысына байланысты өткізілген деп есептеледі. Марс та сақталған астрономиялық кодекстерде және ежелгі мифологияда еске алынады. Майя күнтізбесі Күнмен тікелей байланысты болмаса да, Джон Типл майялар күннің жылдық циклын Григориан күнтізбесінен де дәл есептегенін айтады. Астрономия да, уақытты өлшеуге арналған күрделі сандық жүйе де майя дінінің маңызды бөлігі болды. Майялар Жердің барлық нәрсенің орталығы екеніне, ал жұлдыздардың, айлардың және планеталардың құдайлар екеніне сенеді. Олар осылардың қозғалысын Жер мен басқа аспан денелері арасында саяхаттайтын құдайлардың жолы деп түсіндірді. Майя мәдениетіндегі маңызды оқиғалардың көптегені белгілі бір құдайлардың қатысуына байланысты аспан құбылыстарымен сәйкес келеді.

Таяу Шығыс

Ислам діні тұсында араб және парсы әлемдері жоғары мәдениетті болды, грек астрономиясы, үнді астрономиясы және парсы астрономиясы бойынша маңызды білімдер араб тіліне аударылып, бүкіл аймақтағы кітапханаларда сақталды және қолданылды. Ислам астрономдарының маңызды үлесі – олардың бақылау астрономиясына ерекше назар аударғаны. Бұл мұсылман әлемінде 9-ғасырдың басында алғашқы астрономиялық обсерваториялардың пайда болуына әкелді. Осы обсерваторияларда «Zij» жұлдыз каталогтары жасалды. 9-ғасырда парсы астрологы Альбамасар сол кездегі ең көрнекті астрологтардың бірі саналды. Оның астрологтарды даярлау жөніндегі практикалық нұсқаулары мұсылмандық зияткерлік тарихқа және аудармалар арқылы Батыс Еуропа мен Византияға зор әсер етті. 10-ғасырда Альбумасардың «Кіріспесі» ортағасырлық Еуропа ғалымдары үшін Аристотельдің еңбектерін қайта жаңғыртудың маңызды көзі болды. Абд әл-Рахман әл-Суфи (Азофи) жұлдыздарды байқап, олардың орналасуын, шамасын, жарықтығын, түсін және әрбір шоқжұлдыздың суретін «Тұрақты жұлдыздар кітабында» сипаттады. Ол сондай-ақ қазір Андромеда галактикасы деп аталатын «Кішкентай бұлттың» алғашқы суреттемесін және бейнесін берді. Ол оны Араб шоқжұлдызының бірі – Үлкен Балықтың аузының алдында орналасқан деп көрсеткен. Бұл «бұлт» 905 жылға дейін Исфахан астрономдарына белгілі болған. Үлкен Магеллан бұлты туралы алғашқы жазбаны да әл-Суфи жасаған. 1006 жылы Әли ибн Ридван тарихтың барлық кезеңдеріндегі ең жарқын супернова – SN 1006-ны байқап, уақытша жұлдыздың толыққанды сипаттамасын қалдырды. 10-ғасырдың соңында Тегеран қаласының жанында Иран астрономы Әбу Махмуд әл-Хужанди үлкен обсерватория салды. Ол Күннің меридиандық өтулерін бақылап, Жер осінің Күнге қатысты бұрышын есептеуге мүмкіндік берді. Ол бұрынғы (үнді және грек) астрономдардың өлшеулері осы бұрыш үшін жоғары мәндерді көрсеткенін, бұл осілік бұрыштың тұрақты емес, керісінше азайып бара жатқандығының ықтимал дәлелі екенін атап өтті. 11-ғасырдағы парсы ғалымы Омар Хайям көптеген кестелерді жинақтап, Юлиан күнтізбесінен гөрі дәлірек және Григориан күнтізбесіне жақын жаңа күнтізбе реформасын жасады. Астрономиядағы басқа мұсылмандық жетістіктеріне Птолемей моделіндегі маңызды мәселелерді шешу, бұрынғы астрономиялық деректерді жинау және түзету, Арзахельдің әмбебап ендікке тәуелсіз астролабын жасау, көптеген басқа астрономиялық құралдарды ойлап табу, Жер сияқты физикалық заңдарға бағынатын аспан денелері мен аспан сфералары туралы Джафар Мұхаммед ибн Муса ибн Шакирдің сенімі және физикалық байқауларға сәйкес келетін Ай қозғалысының алғашқы моделін жасаған Ибн әл-Шатирдің эмпирикалық сынақтары кірді. Ибн әл-Хайтам (Альхазен) 11-ғасырда, Ибн әл-Шатир 14-ғасырда және Кушжи 15-ғасырда табиғаттануды (әсіресе Аристотельдік физиканы) астрономиядан бөліп қарастырды.

Батыс Еуропа

Грек ғалымдарының астрономия дамуына қосқан маңызды үлесінен кейін, ол Рим дәуірінен бастап 12 ғасырға дейін Батыс Еуропада салыстырмалы түрде тоқырау кезеңіне енді. Бұл үлкен жетіспеушілік кейбір астрономдарды орта ғасырларда Батыс Еуропа астрономиясында ештеңе болмағанын айтуға алып келді. Дегенмен, соңғы зерттеулер 4-16 ғасырлар аралығында астрономияны зерттеу және оқытудың күрделі картинасын көрсетті. Батыс Еуропа орта ғасырларға континенттің интеллектуалдық өндірісіне әсер еткен үлкен қиындықтармен кірді. Классикалық антикалық дәуірдің жетілген астрономиялық трактаттары грек тілінде жазылған, ал осы тілдің білімі төмендегендіктен, зерттеу үшін тек қарапайым қорытындылар мен практикалық мәтіндер ғана қол жетімді болды. Латын тілінде осы ежелгі дәстүрді жеткізген ең ықпалды жазушылар – Макробий, Плиний, Мартиан Капелла және Кальцидий болды. 6 ғасырда Тур епископы Григорий өзінің астрономия білімін Мартиан Капелланы оқып алғанын айтты және осы қарапайым астрономияны монахтардың түнгі намаз уақытын жұлдыздарды бақылап анықтау әдісін сипаттау үшін пайдаланды. 7 ғасырда ағылшын монахы Беда Джарроу «Уақытты есептеу туралы» ықпалды мәтін жариялады, ол шіркеу қызметкерлеріне computus деп аталатын процедураны қолдана отырып, Пасханың дұрыс күнін есептеу үшін қажетті практикалық астрономиялық білімді берді. Бұл мәтін 7 ғасырдан бастап 12 ғасырда университеттердің пайда болуынан кейін де дін қызметкерлерінің білімінде маңызды элемент болып қала берді. Римнің астрономияға қатысты қалған көптеген жазбалары және Беда мен оның ізбасарларының ілімдері император Карл I-нің демеуімен білімді жаңарту кезеңінде жан-жақты зерттеле бастады. 9 ғасырда планеталардың орнын есептеудің қарапайым әдістері Батыс Еуропада тарады; ортағасырлық ғалымдар олардың кемшіліктерін мойындады, бірақ осы әдістерді сипаттайтын мәтіндер көшірілуді жалғастырды, бұл планеталардың қозғалысына және олардың астрологиялық маңызына деген қызығушылықты көрсетті. Осы астрономиялық негізге сүйене отырып, 10 ғасырда Ауриллақтың Герберті сияқты еуропалық ғалымдар Испания мен Сицилияға араб тілінде сөйлейтін әлемде білім бар екенін естіп, оны іздеу үшін саяхаттай бастады. Сол жерде олар алғаш рет күнтізбе және уақытты есептеуге қатысты әртүрлі практикалық астрономиялық әдістермен, ең әйгілісі – астролябиямен танысты. Көп ұзамай Германн Рахенау сияқты ғалымдар астролябияны қолдану және құрастыру туралы латын тілінде мәтіндер жазып, ал Малверннің Уолчері сияқты басқалар астролябияны есептеу кестелерінің дұрыстығын тексеру үшін күн тұтылуын бақылау үшін пайдаланды. 12 ғасырда ғалымдар Испания мен Сицилияға одан да жетілген астрономиялық және астрологиялық мәтіндерді іздеу үшін саяхаттап, оларды араб және грек тілдерінен латын тіліне аударып, Батыс Еуропаның астрономиялық білімін одан әрі байытты. Осы жаңа мәтіндердің пайда болуы ортағасырлық Еуропадағы университеттердің пайда болуымен бірге болды, олар көп ұзамай өз үйін тапты. Университеттерге астрономияны енгізуді көрсете отырып, Иоанн Сакробоско астрономияның бірқатар ықпалды кірме оқулықтарын жазды: Сфера, Компьютус, квадрант туралы мәтін және есептеу туралы тағы бір мәтін. 14 ғасырда Николь Оресме, кейіннен Лизье епискобы, Жердің қозғалысына қарсы ұсынылған жазба мәтіндері де, физикалық аргументтер де дәлелді емес екенін көрсетті және Жердің емес, аспанның қозғалатыны туралы теорияның қарапайымдылығы туралы аргумент келтірді. Алайда ол былай деп қорытындылады: «Барлығы, менің ойымша, аспан қозғалады, Жер емес: себебі Құдай әлемді құрды, ол қимылсыз болады». 15 ғасырда Кузалық кардинал Николай өзінің кейбір ғылыми еңбектерінде Жер Күннің айналасында айналады және әр жұлдыздың өзі алыс күн екенін болжады.

Коперниктік революция

Қайта өрлеу дәуірінде астрономияда Коперник революциясы деп аталатын ой-пікірлер революциясы басталды, ол аты астроном Николай Коперникке байланысты. Ол планеталардың Жердің емес, Күннің айналасында айналатын гелиоцентрлік жүйені ұсынды. Оның "De revolutionibus orbium coelestium" еңбегі 1543 жылы жарық көрді. Бұл ұзақ мерзімде өте даулы болғанымен, бастапқыда шағын ғана дау тудырды. Даниялық дворян Тихо Браге осы кезеңдегі маңызды астроном болды. Ол сондай-ақ Тихон жүйесін жасады, онда Күн, Ай және жұлдыздар Жерді айналады, ал қалған бес планета Күнді айналады. Бұл жүйе Коперник жүйесінің математикалық артықшылықтарын Птолемей жүйесінің «физикалық артықшылықтарымен» үйлестірді. Бұл – адамдар гелиоцентризмді қабылдамағанда, бірақ Птолемей жүйесін де қабылдай алмай жүргенде сене қоятын жүйелердің бірі. Рудольф кестелері 1300 жылдары жасалған Альфонсин кестелерінен және дәлдігі жеткіліксіз болған Прутен кестелерінен дәл болу үшін жасалған жұлдыз картасы болды. Осы заңдардың арқасында ол қазіргі гелиоцентрлік модельді жетілдіре алды. Алғашқы екеуі 1609 жылы жарық көрді. Кеплердің еңбектері жүйені жақсартты және оған сенімділік арттырды, себебі ол құбылыстарды түсіндіріп, сенімді болжамдар жасауға мүмкіндік берді. Бұрын Коперник моделі Птолемей моделінен кем емес еді. Бұл жақсарту Кеплердің орбиталардың толық дөңгелек емес, эллипс екенін түсінгенінен туды. Галилео Галилей аспанды бақылау үшін телескопты алғаш рет қолданды және 20 есе үлкейтуге ие рефрактор телескопын жасады. 1610 жылы ол Юпитердің төрт ірі серігін ашты, олар қазір оның құрметіне Галилей серіктері деп аталады. Бұл басқа планетаның айналасында айналатын спутниктердің алғашқы байқалуы болды. Галилей бұл фактілер Птолемей моделімен үйлеспейтінін, оның осы құбылысты түсіндіре алмайтынын және тіпті оған қайшы келетінін дәлелдеді. Венераның фазалары Венераның орбитасы Жердің орбитасының ішінде болған жағдайда ғана болуы мүмкін, ал Жер орталық болса, мұндай нәрсе болмайды. Ол, ең танымал мысалы ретінде, шіркеу басшыларынан, әсіресе Рим инквизициясынан қарсылыққа тап болды. Олар оны ерестікпен айыптады, өйткені осы сенімдер Рим-католик шіркеуінің ілімдеріне қайшы келіп, католик шіркеуінің билігіне ең әлсіз кезінде сын салды. Исаак Ньютон өзінің әмбебап тартылыс заңы арқылы физика мен астрономия арасындағы байланысты одан әрі нығайтты. Жер бетіндегі заттарды өзіне тартатын күш Айды Жердің айналасында ұстайтынын түсінген Ньютон барлық белгілі гравитациялық құбылыстарды бір теориялық негізде түсіндіре алды. "Философиялық табиғи математикалық принциптер" атты еңбегінде ол Кеплер заңдарын алғашқы принциптерден шығарды. Бұл алғашқы принциптер мыналар: Инерциялық санақ жүйесінде, егер күш әсер етпесе, дененің күйі тыныш немесе бірқалыпты қозғалыс күйінде қалады. Инерциялық санақ жүйесінде F күштерінің векторлық қосындысы дененің m массасына көбейтілген a үдеуіне тең: F = ma. (Мұнда m массасы тұрақты деп есептеледі). Бір дене екінші денеге күш түсіргенде, екінші дене бір мезгілде бірінші денеге шамасы тең, бағыты қарама-қарсы күш түсіреді. Кеплер планеталардың қалай қозғалатынын түсіндірсе, Ньютон олардың неліктен осылай қозғалатынын дәл түсіндірді. Ньютонның теориялық жетістіктері қазіргі физиканың көптеген негізін қалады.

Күн жүйесінің толықтығы

Англиядан тыс жерлерде Ньютонның теориясының қалыптасуына біраз уақыт кетті. Францияда Декарттың айналмалы қозғалыс теориясы үстемдік құрды, ал Гюйгенс, Лейбниц және Кассини Ньютонның жүйесінің тек бір бөлігін ғана қабылдап, өз философияларын артық көрді. Вольтер 1738 жылы танымал еңбек жариялады. 1748 жылы Француз ғылым академиясы Юпитер мен Сатурнның бұзылыстарын шешуге сыйлық ұсынды, оны Эйлер мен Лагранж ақырында шешті. Лаплас планеталар теориясын 1798 жылдан 1825 жылға дейін жариялап аяқтады. Планеталардың Күн тұмандығынан пайда болуының алғашқы үлгісі қалыптаса бастады. Эдмонд Галли Фламстидтің орнын Англиядағы Корольдік астроном ретінде басты және 1758 жылы оның атымен аталатын кометтің қайта оралуын дұрыс болжады. 1781 жылы сэр Уильям Гершель заманауи кезеңде алғашқы жаңа планета – Уранды ашты. Титиус-Боде заңымен анықталған Марс пен Юпитер арасындағы кеңістік 1801 және 1802 жылдары Церера мен Паллас астероидтарының табылуымен, содан кейін тағы да көптеген астероидтармен толтырылды. Америкадағы астрономиялық ой алғашында Аристотель философиясына негізделген, бірақ жаңа астрономияға қызығушылық 1659 жылғы альманахтарда көріне бастады.

Жұлдыздар астрономиясы

Космикалық плюрализм – жұлдыздардың өз планеталық жүйелерімен бірге алыс орналасқан күн тәрізді жұлдыздар екені туралы идеяға берілген атау. Осыған ұқсас ойларды ежелгі дәуірде Анаксагор мен Самостық Аристарх білдірген, бірақ олар кең қолдау таппады. Еуропалық Ренессанс дәуірінің тұңғыш астрономы Джордано Бруно өзінің "De l'infinito universo et mondi" (1584) еңбегінде жұлдыздардың алыстағы күндер екенін айтқан. Осы идея, сондай-ақ интеллектуалды сыртқы өмірге сенім, инквизиция тарапынан оған тағылған айыптардың бірі болды. Бұл идея 17 ғасырдың соңында, әсіресе Бернард Ле Бовье де Фонтенельдің "Әлемдердің көптігі туралы әңгімелер" (1686) еңбегі жарық көргеннен кейін кеңінен таралды, ал 18 ғасырдың басында жұлдыздық астрономиядағы стандартты жұмыс гипотезасы болды. Итальян астрономы Джеминиано Монтанари 1667 жылы Алгол жұлдызының жарқырауындағы өзгерістерді байқады. Эдмонд Галлей жақын орналасқан "тұрақты" жұлдыздардың жеке қозғалысын алғаш рет өлшеп, олардың ежелгі грек астрономдары Птолемей мен Гиппархтың заманынан бері орналасқан жерін өзгерткенін көрсетті. Уильям Гершель аспандағы жұлдыздардың таралуын анықтауға тырысқан алғашқы астроном болды. 1780 жылдары ол 600 бағытта бірнеше өлшегіштер орнатып, әр көру сызығындағы жұлдыздарды санады. Осыдан ол жұлдыздардың санының Көктемші галактикасының орталығына қарай бірте-бірте артатынын анықтады. Оның ұлы Джон Гершель осы зерттеуді Оңтүстік жарты шарда қайталап, сол бағыттағы сәйкес келетін артуды тапты. Уильям Гершель басқа да жетістіктерімен қатар, кейбір жұлдыздардың бір-біріне қарағанда ғарыздық серіктер екенін және екі жұлдыздан тұратын жүйе құрайтынын ашқандығымен де белгілі.

19 ғасыр

Фотографияға дейін астрономиялық деректерді жазу адам көзімен шектелген болатын. 1840 жылы химик Джон У. Дрейпер Айдың ең алғашқы астрономиялық суретін жасады. Ал 19 ғасырдың соңына қарай планеталар, жұлдыздар және галактикалардың суреттерінен мыңдаған фотопластиналар құрылды. Көптеген фотосуреттердің кванттық тиімділігі адам көзінен төмен болды (яғни, түсетін фотондардың аз бөлігін ұстады), бірақ олар ұзақ интеграция уақытының (адам көзі үшін 100 мс, ал фотосуреттер үшін сағаттар) артықшылығына ие болды. Бұл астрономдарға қолжетімді деректерді күрт арттырды, нәтижесінде мәліметтерді қадағалап, талдау үшін, әсіресе Гарвард компьютерлері сияқты адам-компиютерлер пайда болды. Ғалымдар жалаң көзге көрінбейтін жарық түрлерін ашты: рентген сәулелері, гамма сәулелері, радио толқындары, микротолқындар, ультракүлгін сәулелену және инфрақызыл сәулелену. Бұл астрономияға зор әсер етіп, инфрақызыл астрономия, радиоастрономия, рентгендік астрономия және, соңында, гамма сәулелік астрономия салаларын дамытуға себеп болды. Спектроскопияның пайда болуымен басқа жұлдыздардың Күнге ұқсас, бірақ температурасы, массасы және мөлшері әртүрлі екені дәлелденді. Жұлдыздық спектроскопияның негізін Джозеф фон Фраунгофер және Анжело Секчи қалады. Олар Сириус сияқты жұлдыздардың спектрлерін Күнмен салыстырып, атмосфераның белгілі бір жиіліктерді сіңіруінен туындаған жұлдыздық спектрдегі қараңғы сызықтар – сіңіру сызықтарының күші мен санындағы айырмашылықтарды анықтады. 1865 жылы Секчи жұлдыздарды спектрлік түрлеріне жіктеуді бастады. Гелийдің алғашқы белгісі 1868 жылдың 18 тамызында Күннің хромосферасы спектрінде 587,49 нанометр толқын ұзындығы бар жарқын сары спектрлік сызық ретінде байқалды. Бұл сызықты француз астрономы Жюль Жансен Үндістанның Гунтур қаласындағы толық күн тұтылуы кезінде анықтады. Жұлдызға дейінгі арақашықтықты (61 Лебедь жұлдызына 11,4 жарық жылы) алғашқы тікелей өлшеуді 1838 жылы Фридрих Бессел параллакс әдісін қолдана отырып жасады. Параллакс өлшемдері аспандағы жұлдыздардың арасындағы үлкен қашықтықты көрсетті. 19 ғасырда екі жұлдызды жүйелерді бақылау маңыздылыққа ие болды. 1834 жылы Фридрих Бессел Сириус жұлдызының өз қозғалысындағы өзгерістерді байқап, оның жасырын серігі бар екенін болжады. Эдвард Пикеринг 1899 жылы алғашқы спектроскопиялық екі жұлдызды тапты, ол Mizar жұлдызының спектрлік сызықтарының 104 күндік кезеңдегі мерзімдік бөлінуін байқағанда анықталды. Фридрих Георг Вильгельм фон Струве және С. В. Бернхам сияқты астрономдар көптеген екі жұлдыз жүйелерін егжей-тегжейлі бақылап, орбиталық элементтерді есептеу арқылы жұлдыздардың массасын анықтауға мүмкіндік берді. Екілік жұлдыздардың орбитасын телескоптық бақылаулар арқылы анықтау мәселесін алғаш рет 1827 жылы Феликс Савари шешті. 1847 жылы Мария Митчелл телескоп арқылы комета ашты.

20 ғасыр

Астрономиялық деректердің үлкен жиынтығы жинақталған кезде, Гарвард компьютерлері сияқты командалар маңызға ие болды, бұл көптеген әйел астрономдарға, бұрын ер адам астрономдардың көмекшілері ретінде қаралып келгендерге, осы салада танылуға мүмкіндік берді. АҚШ Әскери-теңіз обсерваториясы (USNO) және басқа да астрономиялық зерттеу институттары адам "компьютерлерін" жұмысқа алды, олар еңбекке толы есептеулерді орындады, ал ғалымдар көбірек алдыңғы білімді қажет ететін зерттеулермен айналысты. Осы кезеңде көптеген жаңалықтарды әйел "компьютерлер" байқап, жетекшілеріне хабарлады. Генриетта Свон Левитт кефеидтік айнымалы жұлдыздың кезең-жарықтылық қатынасын ашты және оны Күн жүйесінен тыс арақашықтықты өлшеу әдісіне жетілдірді. Гарвард компьютерлерінің тәжірибелі қызметкері Энни Дж. Кэннон 1900 жылдардың басында жұлдыздық жіктеу схемасының қазіргі нұсқасын (O B A F G K M, түс және температураға негізделген) жасады, өмірі бойы кез келген адамнан көп жұлдызды (шамамен 350 000) қолмен жіктеді. ХХ ғасырда жұлдыздарды ғылыми тұрғыдан зерттеуде үлкен прогресс болды. Карл Шварцшильд жұлдыздың түсі, демек температурасы визуалды шаманы фотошамамен салыстыру арқылы анықталуы мүмкін екенін анықтады. Фотоэлектрлік фотометрдің дамуы бірнеше толқын ұзындығында шаманы дәл өлшеуге мүмкіндік берді. 1921 жылы Альберт А. Микельсон Вильсон тауы обсерваториясындағы Хукер телескопындағы интерферометрді пайдаланып, жұлдыздың диаметрін алғаш рет өлшеді. Жұлдыздардың физикалық құрылымына қатысты маңызды теориялық жұмыстар ХХ ғасырдың басында жүргізілді. 1913 жылы Герцшпрунг-Рассел диаграммасы жасалды, ол жұлдыздарды астрофизикалық зерттеуді дамытуға ықпал етті. 1906 жылы Потсдамда Дания астрономы Эйнар Герцшпрунг осы жұлдыздар үшін түс пен жарықтылықтың алғашқы графиктерін жариялады. Бұл графикте оның "Негізгі тізбек" деп атаған жұлдыздардың айқын және үздіксіз тізбегі көрсетілді. Принстон университетінде Генри Норрис Рассел осы жұлдыздардың спектрлік типтерін абсолютті шамаларымен салыстырып, эллипс тәрізді жұлдыздардың ерекше қатынасқа сәйкес келетінін анықтады. Бұл эллипс тәрізді жұлдыздың нақты жарықтығын дұрыс болжауға мүмкіндік берді. Жұлдыздың ішкі құрылымын және жұлдыздық эволюцияны түсіндіретін сәтті модельдер жасалды. Сесилия Пэйн Гапошкин 1925 жылғы докторлық диссертациясында жұлдыздардың негізінен сутегі мен гелийден тұратынын алғаш рет ұсынды. Жұлдыздардың спектрлері кванттық физиканың жетістіктері арқылы жақсырақ түсіндірілді. Бұл жұлдыз атмосферасының химиялық құрамын анықтауға мүмкіндік берді. 1930 жылдары жұлдыздың эволюциялық модельдері жасалып жатқанда, Бенгт Стромгрен Герцшпрунг-Рассел диаграммасы терминін жарықтылық-спектрлік сынып диаграммасын білдіру үшін енгізді. Жұлдыздық жіктеудің жақсартылған схемасы 1943 жылы Уильям Уилсон Морган мен Филип Чайлдс Кинан тарапынан жарияланды. Біздің галактикамыздың, Құс жолының, жеке жұлдыздар тобы ретінде болуы тек ХХ ғасырда, "сыртқы" галактикалардың болуымен бірге дәлелденді, және көп ұзамай ғаламның кеңеюі, көптеген галактикалардың бізден қашықтауында байқалды. 1920 жылдары Харлоу Шапли мен Хебер Кертистің арасындағы "Ұлы пікірталас" Құс жолының табиғаты, спиральды тұмандықтар және ғаламның өлшемдеріне қатысты болды. Кванттық физиканың пайда болуымен спектроскопия одан әрі жетілдірілді. Күннің 1010-нан астам жұлдыздан (10 миллиард жұлдыз) тұратын галактиканың бір бөлігі екені анықталды. Басқа галактикалардың бар екендігі туралы үлкен пікірталастың бір мәселесін Эдвин Хаббл шешті, ол Андромеда тұмандығын басқа галактика ретінде анықтады, және көптеген басқа галактикаларды үлкен қашықтықта және бізден қашықтап бара жатқанын анықтады. Астрономиямен тығыз байланысы бар физикалық космология ХХ ғасырда үлкен жетістіктерге жетті, ыстық Ұлы жарылыс моделі астрономия мен физиканың ұсынған дәлелдерімен нығайтылды, мысалы өте алыс галактикалар мен радио көздерінің қызыл жылжуы, ғарыштық микротолқынды фондық сәулелену, Хаббл заңы және элементтердің космологиялық мөлшері.