astronomija (grč. ἀστρονομία: zvjezdoznanstvo), znanost o svemirskim tijelima i pojavama u svemiru te o njegovu ustroju; jedna od najstarijih ljudskih djelatnosti. Astronomija se razvila iz praktičnih potreba i zadržala je i dalje taj svoj praktični značaj (izradba kalendara, određivanje točnog vremena, točnog položaja, orijentacija pri putovanju, osobito na moru i u zraku).
Podjela astronomije
Glavne su grane astronomije: astrognozija, astrometrija (sferna astronomija), geodetska astronomija, selenologija, nebeska mehanika, astrofizika, kozmogonija i kozmologija. Teorijska astronomija koristi se podatcima astrometrije i nebeske mehanike te povezuje položaj tijelâ na nebeskoj sferi s njihovim mehaničkim svojstvima, da bi se iz opažanja odredile putanje tijela (→ efemeride). Stelarna statistika istražuje statističkim metodama prostorne i vremenske raspodjele svemirskih tijela i njihovih gibanja, bilo da je riječ o zvijezdama ili nekim drugim objektima u galaktikama, ili pak o bilo kojim drugim objektima u nekom dijelu svemira. Polazište je statistike velik broj tijela; u jednoj galaktici ima oko 1011 zvijezda, a galaktikâ u svemiru ima i više od 1011. Potanko su ispitivani samo malobrojni primjerci; na temelju tipičnih uzoraka izvode se općenitiji zaključci. Izvori statistike pretežno su katalozi zvijezda, galaktika, odn. odabranih objekata s obzirom na neka njihova svojstva. Statistički rezultat daje predodžbu o građi i obliku neke vrste tijela te o njihovu okupljanju.
Prema postupcima i tehnikama istraživanja astronomija se dijeli na radioastronomiju, submilimetarsku astronomiju, infracrvenu astronomiju, optičku astronomiju, astronomiju ultraljubičastoga zračenja, rendgensku astronomiju, gama-astronomiju, neutrinsku astronomiju, a prve pokušaje čini i astronomija gravitacijskih valova.
Izvanzemaljska (ekstraterestrička) astronomija provodi istraživanja s pomoću svemirskih teleskopa. Zemljina atmosfera ne propušta elektromagnetske valove svih valnih duljina (npr. infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko i gama-zračenje) pa je za promatranje svemirskih izvora elektromagnetskoga zračenja tih valnih duljina potrebno postaviti teleskope iznad atmosfere. Infracrveno zračenje pristiže iz međuzvjezdane tvari, iz bliske okoline zvijezda, te posebno od zvijezda u nastajanju. Rendgensko zračenje pristiže s cijeloga neba i iz posebnih izvora, kao što su dvojne zvijezde, ostatci supernovih zvijezda, središta skupova galaktika te aktivnih galaktika i oslikava procese u kojima se oslobađaju velike energije. Gama-zračenje pristiže iz smjera ravnine galaktike, te iz pojedinačnih izvora (gama-bljeskovi).
Relativistička astrofizika dio je astronomije koja obrađuje svemirsku tvar vrlo velikih energija, brzina i gustoća, a što se javlja primjerice u bijelih patuljaka, neutronskih zvijezda, crnih rupa, vrlo aktivnih galaktika (→ kvazari; radiogalaktike), a također i u ranim stadijima svemira.
Planetologija obuhvaća složena fizička, kemijska, geološka i druga istraživanja planeta, interdisciplinarna je i postupno se oblikuje kao posebna prirodoznanstvena grana.
Arheoastronomija istražuje arheološke nalaze koji upućuju na astronomske aktivnosti drevnih kultura.
Povijest astronomije
Astronomija je imala izvanredno dug razvoj, nizala je otkrića i uspjehe u tumačenju prirodnih pojava i pridonijela razvoju matematike.
Pretpostavlja se da su ljudi bilježili izmjene Mjesečevih mijena još prije 30 000 godina. Jedna od najpoznatijih starih građevina koja se koristila za astronomska promatranja je Stonehenge. Vučedolska kultura bilježila je vidljivost zviježđa, osobito Oriona, tijekom godine. Astronomijom su se bavili stari Kinezi, Indijci, Babilonci i Egipćani. U Kineza su astronomi bili državni činovnici koji su, po službenoj dužnosti, pratili kretanja nebeskih tijela i nebeske pojave. Kod Indijaca, Babilonaca i Egipćana astronomijom su se bavili svećenici. Drevni astronomi su upoznali dnevno i godišnje kretanje nebeskih tijela i uočili zakonitosti kod nebeskih pojava, napose kod pomrčina, pa su se te pojave pretkazivale.
Kineski godišnjaci već 2857. pr. Kr. bilježe pomrčine, Sunčeve pjege i pojave kometa, 1100 godina pr. Kr. vrlo je precizno određen priklon ekvatora prema ekliptici (23°52'). Spaljivanjem znanstvenih spisa na zapovijed cara Qin Shihuang dia 221. pr. Kr. spriječeno da se sačuvaju druge potankosti o kineskoj astronomiji. Grci su astronomiju digli na stupanj egzaktne znanosti tumačenjima gibanja planeta s pomoću teorijskih modela. Oni su se vjerojatno koristili opažanjima i otkrićima Babilonaca (Metonov ciklus, sarosov period i podjela zodijaka u znakove), ali su nadmašili svoje prethodnike i suvremenike, počevši od Talesa iz Mileta koji je predvidio pomrčinu Sunca i Hiparha iz Nikeje, koji je otkrio pojavu precesije, a ujedno je primijenio matematičke metode kako bi odredio važne pojave u kretanju Sunca, Mjeseca i planeta. Aristarh sa Sama prvi je dao točnu metodu za mjerenje daljine Sunca i Mjeseca, a kretanje na nebu protumačio kao posljedicu okretanja Zemlje oko vlastite osi i kruženje oko Sunca. To je njegovo naučavanje bilo potiskivano, sve dok ga nije ponovno iznio Nikola Kopernik. Grčko proučavanje nastavljeno je u Aleksandrijskoj školi: Eratosten iz Kirene je izmjerio opseg Zemlje, a Klaudije Ptolemej skupio sve dotadašnje astronomsko znanje u čuvenom djelu Almagest. S propašću Rimskoga Carstva u Europi se smanjilo zanimanje za astronomiju. U srednjem vijeku rad na astronomiji nastavili su arapski znanstvenici: al Battani, Biruni, Ibn al-Hajtam i dr. Kopernikovo djelo O gibanjima nebeskih tijela, 1543. značilo je početak nove ere u astronomiji i napuštanje Ptolemejeva geocentričnog sustava. Značenje Kopernikova nauka za raskid s religijskim predrasudama isticao je osobito Giordano Bruno, kojega je rimska inkvizicija zbog toga živa spalila (1601). Johannes Kepler i Galileo Galilei utemeljili su mehaniku, na kojoj je onda Isaac Newton zasnovao svoje zakone mehanike, i izložio ih u djelu Matematički princip filozofije prirode, 1687.
Galilei, Kepler i Newton važni su i zbog svojeg priloga u razvoju astronomskih instrumenata. Galilei je primijenio dalekozor za promatranje nebeskih objekata, a Kepler izumio teleskop, poslije nazvan Keplerov teleskop, koji se još uvijek upotrebljava. Newton je uveo dalekozor sa zrcalom (reflektor) i otkrio kako se s pomoću optičke prizme bijela svjetlost može raspršiti u spektar duginih boja, na čemu se temelji astrofizika.
Uporaba dalekozora omogućila je nova saznanja o planetima, otkrivena su i nova, dotad nepoznata nebeska tijela (npr. Ganimed 1610., Titan 1655., Diona 1684., Uran 1781., Cerera 1801., Neptun 1846). Jean-Dominique Cassini je mjerenjem paralakse Marsa promatranoga s dvaju udaljenih položaja na Zemlji (1672) odredio dimenzije Sunčeva sustava. U XVIII. st. Edmond Halley je otkrio periodično gibanje kometa (1705) i vlastito gibanje zvijezda (1730), a James Bradley pojavu aberacije svjetlosti zvijezda (1728) i nutacije Zemljine rotacijske osi (1748). Istraživanja Fredericka Williama Herschela dala su prve znanstvene slike o ustroju Mliječne staze (1785). Friedrich Wilhelm Bessel s pomoću paralakse je 1838. prvi izmjerio daljinu zvijezde koja nije Sunce (61 Labuda), što je proširilo granice dotadašnjega »svijeta«. Oko polovice XIX. st. počeo je razvoj spektralne analize i fotometrije, tj. astrofizike. S pomoću Dopplerova efekta mjere se brzine kretanja zvijezda i galaktika, njihove rotacije, a položaji i jačine spektralnih linija govore ne samo o kemijskom sastavu svemirskih tijela nego i o temperaturama, tlaku, ionizaciji i električnim poljima na zvijezdama i u međuzvjezdanim prostorima. Dolazi do spoznaja o spiralnoj strukturi Mliječne staze. U XX. st. opet se proširio doseg »svijeta« mjerenjem udaljenih galaktika i njihovih brzina. Najudaljeniji poznati kozmički objekti su danas od nas daleko više od 10 milijarda godina svjetlosti. Sva ta otkrića temelje se na astronomskim instrumentima: spektrometrima, fotometrima, interferometrima, fotografskim aparatima i fotoelektričnim uređajima, refraktorima i reflektorima velikih modernih zvjezdarnica. Primjena radarske tehnike i radiotehnike omogućila je razvoj radioastronomije, a gravitacijski valovi prvi put su zapaženi 2015.
Hrvatski astronomi i astronomija u Hrvatskoj
Najstariji hrvatski znanstvenik i filozof koji se bavio astronomijom bio je Herman Dalmatin (XII. st.). U XVI. st. o astronomiji su pisali Dubrovčani, Nikola Nalješković (Razgovor o nebeskoj sferi – Dialogo sopra la sfera del mondo, Venecija 1579), Nikola Vitov Gučetić, te Antun Medo. Frane Petrić daje nov prikaz svemira utirući put Keplerovoj slici svijeta. U isto je doba u stranim zemljama djelovao Andrija Dudić. Početkom XVII. st. Splićanin Ivan Ureman (1583–1620) prenosi i povezuje znanja europske i kineske astronomije. Marin Getaldić konstruira dalekozor sa sfernim zrcalima. Ruđer Josip Bošković dao je u XVIII. st. velik prinos teoriji i praksi astronomije. Osnovao je zvjezdarnicu u Milanu, obrađivao je pogreške sprava i motrenja. Pronašao je geometrijski postupak za određivanje staza kometa iz triju razmjerno bliskih položaja. Tim je postupkom 1785. utvrdio da Uran, upravo otkriveno nebesko tijelo, nije komet, opisao je dvije metode (geometrijsku i trigonometrijsku) za određivanje perioda rotacije Sunca i položaja osi rotacije iz triju položaja jedne Sunčeve pjege.
Na prijelomu XVIII. i XIX. st. nekoliko je hrvatskih astronoma djelovalo u Madžarskoj: Ivan Paskvić (utemeljitelj budimske zvjezdarnice), Mirko Danijel Bogdanić, Zagrepčanin Franjo Bruna (1753–1829). U XIX. st., s hrvatskim osobljem, djelovala je zvjezdarnica u Puli kao dio Hidrografskog ureda. Johann Palisa na njoj je otkrio više planetoida. Njezin je upravitelj od 1883. do 1901. bio Ivo Benko.
Godine 1874. osnovana je na zagrebačkom Filozofskom fakultetu katedra astronomije, a prvi profesor bio je Gjuro Pilar. Potkraj XIX. st. i početkom XX. st. djelovao je na Malom Lošinju Spiridon Gopčević. Početkom stoljeća djelovao je na Braču, u pustinji Blaci, Nikola Miličević. Godine 1903. uređena je na Popovu tornju u Gornjem gradu u Zagrebu Zvjezdarnica Hrvatskoga prirodoslovnog društva (danas Zvjezdarnica Zagreb), kojoj je prvi ravnatelj bio Oton Kučera, a danas je stjecište astronoma amatera i izdavač časopisa Čovjek i svemir (započeo izlaziti 1956. kao Zemlja i svemir). Planetarij je u Tehničkom muzeju u Zagrebu otvoren 1965.
Položajna astronomija (sferna i praktična te geodetska astronomija) razvija se uz nastavu za potrebe geodezije i pomorstva. Nastava je započela 1908. na fakultetu preteči današnjega Geodetskog fakulteta u Zagrebu. Za vrijeme Nikolaja Pavloviča Abakumova 1937. započeo je raditi fakultetski opservatorij u Maksimiru koji je upotrebljavao pasažne instrumente, zenit-teleskope, teodolite, astrolabe te uređaje za mjerenje i praćenje vremena. Budući da je položajna astronomija temelj geodetskih premjera, astronomska mjerenja provode se i na drugim mjestima, primjerice na Opservatoriju Hvar.
Astrofizika s fizikom Sunca razvija se ponajprije u okviru Opservatorija Hvar Geodetskoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, koji je započeo s radom 1972. kao zajednički projekt s tadašnjom Čehoslovačkom akademijom znanosti. Područja istraživanja bila su struktura i stabilnost prominencija, bljeskovi, spikule, aktivnost Sunca, promjenljive zvijezde ranih spektralnih razreda, zvijezde članice međudjelujućih sustava te planetoidi.
Astronomija se povremeno predavala u učilištima. U srednjim školama predavala se od 1931. do 1948. Nastava se danas izvodi na Geodetskom i Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu (astrofizički predmeti predaju se u okviru studija fizike na dodiplomskoj i poslijediplomskoj razini) te za neke profile nastavnika na svim pedagoškim fakultetima Hrvatske. U srednjoj i osnovnoj školi astronomija se susreće kao izborni predmet.
