A csillagászat valószínűleg a legrégebben ismert természeti tudomány. A történelem előtti korokban a hely- és az időmeghatározás társadalmi szükséglete hozta létre.
A tudományos csillagászat bölcsője Mezopotámia. A mezopotámiai népek érdeme az első csillagászati ciklus felismerése és használata. Megfigyelőhelyeik magas, lépcsőzetes templomok voltak. Egyszerű megfigyelőeszközeikkel csak korlátozott pontosságú méréseket tudtak végezni. Minthogy megfigyelési eredményeiket és módszereiket később a görögök vették át, az utóbbiak és a rómaiak közvetítésével több mezopotámiai csillagászati hagyaték él ma is a tudományainkban. Ilyen pl. az időszámításban a hatvanas babiloni számrendszer maradványa, a teljes kör 360o -ra való felosztása, a nap 12-es felosztása, az állatövi csillagképek neve. Innen származik a naptár hétnapos beosztása is. A hét napjai az égitestekről kapták a nevüket: a vasárnapot a Napról, a hétfőt a Holdról, a keddet a Marsról, a szerdát a Merkúrról, a csütörtököt a Jupiterről, a pénteket a Vénuszról, a szombatot a Szaturnuszról nevezték el.
A kínai császárok csillagászai gondos feljegyzéseket készítettek már az i.e. III. évezredtől kezdve a rendkívüli égi jelenségekről, a nap- és holdfogyatkozások időpontjairól.
Az egyiptomi csillagász papok az éjszakai égbolt évszakos eltolódásából pontosan következtettek az ország életére nézve döntő fontosságú áradás várható kezdetére. Az egyiptomi csillagászati megfigyelőeszközök nap- és vízórák, hasítékokkal ellátott iránykijelölő lécek, függőón, zsinórok és egyenlő távolságban csomókkal megjelölt kötelek voltak. A Napot gömb alakúnak képzelték, és ők látták először a foltokat a felszínén.
A görög csillagászat
Az ókori közel-keleti népek csillagászati eredményei a
görögökhöz kerültek, akik a kultúrtörténet folyamán először igyekeztek
összefoglaló rendszerbe foglalni és következtetések útján továbbfejleszteni
a világra vonatkozó ismereteket. Csak az ő koruktól nevezhetjük a szó mai
értelmében vett tudománynak a régiek ismeretanyagát.
Homérosz korában a Föld lapos korong volt
a görögök képzeletében. A püthagoraszi iskolához tartozó Parmemidesz
(i.e.
V sz.) említette első ízben a gömb alakot a Földdel kapcsolatban. A gömb
alakú Föld azonban mozdulatlan volt a görögök képzeletében, és az égitestek
mind körülötte keringtek. A fejlettebb geocentrikus világképet
Hipparkhosz,
a a tudományos csillagászat atyja, a pergai
Appolóniusszal
(i.e. II. sz.) alkotta meg. A bolygók mozgását két-két körmozgás összetevőjére
bontotta. Ez a rendszer az epiciklois pályák tana csaknem kétezer éven
át uralkodott a csillagászatban.
A mozdulatlannak képzelt Föld nagyságát több görög csillagász
is megmérte.
Közülük Eratoszthenész (i.e. III. sz.)
mérése a legpontosabb. A mérés lényege az, hogy észrevette, hogy a nyári
napforduló idején, amikor az egyiptomi Szüénában a Nap merőlegesen bevilágít
a Nílus kútjaiba, ugyanakkor a tőle északra fekvő Alexandriában a delelő
nap sugarai 7 0 -nál nagyobb szöget zárnak be a függőlegessel.
A kapott szögkülönbséget 3600-hoz viszonyítva, a két város lemért
távolsága alapján a Föld kerületét 100 km-en belüli pontossággal adta meg.
Az i.e. III. században élt Arisztarkhosz, aki nemcsak a heliocentrikus világkép első tudatos felismerője és hirdetője, de az első igazi csillagászati távolságmérés végrehajtója is. Arisztarkhosz geometriai megfontolások alapján bebizonyította, hogy Hold átmérője harmada a Föld átmérőjének (mai mérések szerint kb. negyede), és jó közelítéssel állapította meg a Hold távolságát is. Ebből kiindulva megmérte a Föld-Nap távolságot is.
A görög csillagászat Ptolemaiosszal (i.e. 90-161) érte el a tetőfokát. Az "Almagest" néven ismert főművében saját korának teljes ismeretanyagát foglalta össze. Ezt a geocentrikus világképet ptolemaioszi világképnek is szoktuk nevezni. Néhány égi jelenséget valóban jól lehetett ezzel az elképzeléssel is magyarázni. Talán ennek köszönhető, hogy az elkövetkező 15 évszázad fenntartás nélkül elfogadta. Tanai a következők:
A görög tudomány eredményeit tartalmazó könyvtekercsek
legnagyobb része a kereszténység és az iszlám fanatikusok könyvégetése
alkalmával elpusztult. Az arabok érdeme, hogy felkutatták és arab nyelvre
fordítva megmentették a még fellelhető görög csillagászati eredményeket.
Ptolemaiosz műve kizárólag arab fordításban maradt ránk.
A keresztény középkori csillagászat
A görög emlékek elpusztulása miatt a kora középkori társadalomban azt feltételezték, hogy a Föld lapos, esetleg félgömb alakú szárazföld, sziget egy végtelen óceánban. Csak az Ibériai-félsziget arab egyetemein tanították a ptolemaioszi világképet.
Kopernikusz munkájának megjelenése után indult meg a korszerű csillagászat. Kopernikusz 1473-ban Torunban született. 1491-től Krakkóban volt egyetemi hallgató. Azután Itáliába ment, hogy kilenc éven keresztül az egyetemeket látogassa. 1506-ban, 33 éves korában tért haza. Élete hátralévő részét egy kis- városban élte le, ahol kanonokként működött. Életművének a "Hat könyv az égitestek mozgásáról"-nak kiadásával halála órájáig várt (1543). Ez alapozta meg igazából a heliocentrikus világképet. Kopernikusz nem mond semmi olyat, ami már nem merült volna fel valamelyik görög csillagásznál. Mégis meglepő az a merészség, amellyel az egyház szolgálatában álló tudós szembeszáll kora dogmatikus eszméivel. Tanai a következők:
A kopernikuszi tanok rést ütöttek az egyház dogmarendszerén.
Ezért az egyház minden lehetséges eszközzel akadályozni igyekezett e tanok
terjedését.
Giordano Brunót, aki Kopernikusz elméletén
továbblépve azt hirdette, hogy a Nap sem a világmindenség középpontja,
hanem csak egy a megszámlálhatatlan csillagok közül, eretnekséggel
vádolták,
és máglyahalálra ítélték. Kopernikusz művét pedig 1616-ban pápai tilalmi
listára helyezték, és csak 1835-ben vették le onnan.
Tycho Brahe (1546-1601) dán csillagász
ennek a korszaknak a legtevékenyebb megfigyelő csillagásza volt. Három
évtizeden keresztül gyűjtött adatokat az égi jelenségekről. Megfigyelései
Keplerre maradtak.
Kepler (1571-1630) Württenbergben
született. 1589-től a tübingeni egyetem hallgatója. Tanítómestere ismertette
meg vele Kopernikusz rendszerét. Kepler Brahe méréseit felhasználva, a
Mars pályájára vonatkozó megfigyelési eredményekből kiindulva több éves
munka során megalkotta a ma Kepler I. és II. törvényeként ismert tételeket.
Megállapításait az "Új csillagászat" című művében 1609-ben tette közzé.
További 10 év kellett a III. törvény megfogalmazásához, amelyet a "A világ
harmóniájáról" című könyve tartalmazott először.
Kepler törvényei a következők:
Két tömeggel rendelkező test kölcsönhatást gyakorol egymásra.
Az erő egyenesen arányos a két test tömegének a szorzatával, és fordítottan
arányos a két test távolságának a négyzetével. Az arányossági tényező a
Chawendish
által
megmért gravitációs állandó, melynek értéke: