mini|desno|250px|Gravitacijske leće (slika sa Svemirskog teleskopa Hubble).
mini|desno|250px|Amisadukina Venerina tablica iz Babilnskog carstva (7. stoljeće pr. Kr.)
mini|desno|250px|Dva ogromna balona rendgenskog i gama zračenja u samom središtu Mliječnog puta (2010.).
mini|desno|250px|Nebeski ekvator i ekliptika.
mini|desno|250px|Pulsirajuće gama zrake koje dolaze s pulsara Vela.
Astronomija (grč. astron, zvijezda + nomos, zakon) ili zvjezdoznanstvo (grč. ἀστρονομία: zvjezdoznanstvo) jest znanost o nebeskim 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). Izvanredno dug razvoj astronomije kao egzaktne prirodne znanosti, niz otkrića i uspjesi što ih je postizala u ispravnom tumačenju prirodnih pojava omogućili su da se pravilno ocijeni njezina uloga pri upoznavanju svijeta koji nas okružuje. Zato se rezultati njezinih istraživanja mogu upotrijebiti kao oslonac znanstvenom, naprednomu nazoru o svijetu u borbi protiv neznanstvenih shvaćanja.
Astronomija se bavi opažanjem i objašnjavanjem pojava izvan Zemlje i njezine atmosfere. Astronomija proučava porijeklo, razvoj, fizička i kemijska svojstva nebeskih tijela: zvijezda, zvjezdanih sustava, planeta, crnih rupa i drugih objekata u svemiru, kao i procesa koji se događaju u njima. Osobe koje se bave astronomijom zovu se astronomima ili zvjezdoznancima. Astronomija je jedna od znanosti u kojima amateri još uvijek imaju posebnu ulogu u otkrivanju i promatranju tranzicijskih pojava. Riječ astronomija potječe iz starogrčkog i u slobodnom prijevodu znači „zakon(i) zvijezda”. Astronomiju treba razlikovati od astrologije koja je pseudoznanost o predviđanju ljudske sudbine promatranjem putanja zvijezda i planeta.
Povijest astronomije
Astronomijom su se bavili stari Kinezi, Indijci, Babilonci, Egipćani i Grci. U Kineza su astronomi bili državni činovnici koji su, po službenoj dužnosti, morali pratiti kretanje nebeskih tijela i nebeske pojave. Kod drevnih Indijaca, Babilonaca i Egipćana astronomijom su se bavili svećenici. Svi ti narodi vrlo su rano 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 i pojave kometa, ali je spaljivanjem znanstvenih spisa na zapovijed cara Qin Shi Huangdi 221. pr. Kr. spriječeno da se spoznaju druge potankosti o kineskoj astronomiji. Grci su astronomiju digli na stupanj egzaktne znanosti. Oni su se vjerojatno mnogo koristili opažanjima i otkrićima Babilonaca (Metonov ciklus, Saros i podjela zodijaka u znakove), ali su nadmašili svoje prethodnike i suvremenike izgrađujući čvrstu znanstvenu zgradu astronomije, počevši od Talesa i Hiparha, koji je otkrio pojavu precesije, a ujedno je primijenio matematičke metode kako bi odredio važne pojave u kretanju Sunca, Mjeseca i planeta. Aristarh sa Samosa je prvi dao točnu metodu za mjerenje daljine Sunca i Mjeseca, a kretanje na nebu protumačio kao posljedicu stvarnoga kretanja Zemlje oko vlastite osi i oko Sunca. To je njegovo naučavanje bilo silom sprječavano, pa i ugušivano, sve dok ga nije ponovno iznio Nikola Kopernik. Grčko proučavanje nastavljeno je u Aleksandrijskoj školi: Eratosten je izmjerio opseg Zemlje, a Klaudije Ptolemej skupio sve dotadašnje astronomsko znanje u čuvenom Velikom sustavu (grč. Μεγάλη σύνταξıς); odatle naslov ne arapskom jeziku Almagest. S propašću Rimskoga Carstva smanjilo se zanimanje za astronomiju.
U srednjem vijeku rad na astronomiji nastavili su Arapi. Kopernikovo djelo O gibanjima nebeskih tijela (lat. De revolutionibus orbium coelestium, 1543.) značilo je početak nove ere u astronomiji i napuštanje Ptolemejeva geocentričkog sustava. Značenje Kopernikova nauka za raskid s religijskim predrasudama isticao je osobito Giordano Bruno, kojega je rimska inkvizicija zbog toga živa spalila (1601.). Razvoj astronomije povezan je nadalje uz Johannesa Keplera i Galilea Galileja. Oni su utemeljili nebesku mehaniku, na kojoj je onda Isaac Newton zasnovao svoj zakon nebeske mehanike (Newtonov zakon gravitacije), i konačno rješio pitanje o kretanju planeta i drugih nebeskih tijela. Svoje naučavanje izložio je Newton u djelu Matematička načela naravne filozofije (lat. Philosophiae naturalis principia mathematica, 1687.). Galilei, Kepler i Newton važni su ne samo zbog svojega rada na proučavanju kretanja nebeskih tijela nego i zbog svojeg priloga u razvoju astronomskih instrumenata. Galilei je primijenio dalekozor, a Kepler pronašao tip dalekozora koji se do danas upotrebljava u astronomiji. Newton je uveo dalekozor sa zrcalom (reflektorski teleskop) za proučavanje nebeskih tijela i otkrio rastavljanje bijele svjetlosti u spektar, na čemu se temelji astrofizika.
Primjenjujući Newtonov zakon gravitacije, francuski matematičari i astronomi naglo su razvili nebesku mehaniku. Uporaba dalekozora omogućila je nova saznanja o planetima, otkrivena su i nova, dotad nepoznata nebeska tijela. U 18. stoljeću Edmond Halley je otkrio vlastito gibanje zvijezda, a James Bradley pojavu aberacija svjetlosti i nutacije. Istraživanja Williama Herschela dala su prve znanstvene slike o ustroju zvjezdanog sustava. Friedrich Wilhelm Bessel je 1838. prvi izmjerio daljinu zvijezde (broj 61 u Labudu), što je proširilo granice dotadašnjega "svijeta". Oko polovice 19. stoljeća počeo je razvoj spektralne analize i fotometrije, to jest astrofizike. S pomoću Dopplerova učinka 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, veličini, tlaku, ionizaciji i električnim poljima na zvijezdama i u međuzvjezdanim prostorima. Fotometrija zajedno sa statistikom otkriva tamnu tvar među zvijezdama i dolazi do spoznaja o spiralnoj strukturi našega sustava Mliječnog puta.
U 20. stoljeću opet se proširio doseg "svijeta" mjerenjem udaljenih galaktika i njihovih brzina. Najudaljeniji poznati kozmički objekti su danas od nas daleko više od 10 milijardi godina svjetlosti. Sva ta otkrića temelje se na astrofizičkim instrumentima: spektrometrima, fotometrima, interferometrima, fotografskim aparatima i fotoelektričnim uređajima, zajedno s refraktorima i reflektorima velikih modernih zvjezdarnica. Na kraju je došla i primjena radarske tehnike i radiotehnike, koje stvaraju novo područje radio astronomije.
Grane astronomije Podjela prema predmetu promatranja Astrobiologija proučava nastanak i evoluciju bioloških sustava u svemiru. Astrognozija je grana astronomije koja se bavi vještinom prepoznavanjem zviježđa i nebeskih objekata na nebu. Astrofizika s kozmologijom se bavi proučavanjem fizike svemira, uključujući luminozitet, gustoću, temperaturu i kemijski sastav zvijezda, nastanak i evoluciju galaksija, svojstva međuzvjezdanog prostora, svojstva crnih rupa i drugih pojava na nebu. Astrometrija i sferna astronomija se bavi proučavanjem putanja nebeskih tijela u svemiru i njihovim promjenama, određuje koordinatne sustave i proučava kinematiku nebeskih tijela. Kozmologija proučava porijeklo i razvoj svemira kao cjeline; Galaktička astronomija bavi se proučavanjem strukture i dijelova naše galaktike - Mliječne staze; Galaktička formacija i evolucija proučava formiranje zvjezdanih sustava (galaksija) i njihov razvoj; Izvangalaktička astronomija bavi se proučavanjem tijela izvan Mliječne staze; Nebeska mehanika proučava gibanje nebeskih tijela pod djelovanjem sile, te stanje ravnoteže samih tijela; Planetarne znanosti proučavaju planete Sunčevog sustava; Stelarna astronomija proučava zvijezde; Stelarna evolucija proučava razvoj zvijezde od njezina stvaranja do svršetka; 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, odnosno odabranih objekata s obzirom na neka njihova svojstva. Statistički rezultat daje predodžbu o građi i obliku neke vrste tijela te o njihovu okupljanju. 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 prave staze tijela, ili obratno, iz pravih staza proračunali prividni položaji tijela (efemeride). Zvjezdana formacija proučava uvjete i sile koje djeluju u unutrašnjosti oblaka plina i dovode do stvaranja zvijezde.
Podjela prema načinu istraživanja mini|desno|250px|Najveći teleskop na svijetu je europski Vrlo veliki teleskop (VLT) u Čileu. Čine ga četiri 8,2 m teleskopa.
mini|desno|250px|Teleskop MAGIC za maglovitog dana. Vide se laserske referentne zrake, koje mjere geometriju aktivne površine reflektora.
mini|desno|250px|Very Large Array, puno malih teleskopa se povezuje radio interferometrijom u veliki teleskop.
Danas se astronomski podaci najvećim dijelom dobivaju analizom elektromagnetskih valova ali i subatomskih čestica (elektrona, protona, neutrina). U bliskoj budućnosti očekuje se i proučavanje gravitacijskih valova. Astronomiju tradicionalno dijelimo prema promatranom dijelu elektromagnetskog spektra:
Optička astronomija: astronomija u dijelu elektromagnetskog spektra vidljivog ljudskim okom (valne duljine 400 nm - 800 nm).
Infracrvena astronomija: astronomija u infracrvenom dijelu elektromagnetskog spektra (valne duljine 700 nm - 1 mm) .
Radio astronomija: astronomija koja koristi instrumente slične radio/televizijskim antenama za istraživanje u području elektromagnetskih valova centimetarske i milimetarske duljine (valne duljine 30 cm - 1 mm).
Astronomija u području visokih energija ili astronomija u rendgenskom (X), ultraljubičastom i gama elektromagnetskom spektru: Rendgenska astronomija - (valne duljine 5 pm - 10 nm) Ultraljubičasta astronomija - (valne duljine 380 nm - 10 nm} Gama astronomija
Astronomija u području zračenja drugih subatomskih čestica: Neutrino astronomija Astronomija gravitacijskih valova je u začetku.
Izvanzemaljska ili ekstraterestrička astronomija provodi istraživanja svemirskim letjelicama izvan atmosfere; neka se zračenja inače ne bi mogla primijetiti. Teleskopi za rendgensko i gama zračenje šalju se izvan atmosfere, a infracrveno ili toplinsko zračenje opaža se barem s visokih planina. Ono pristiže iz međuzvjezdanog prostora (od zrnaca praha i molekularnih oblaka), 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. Najslabije su upoznati izvori gama zračenja koje pristiže iz površina oko središta ravnine galaktike, te iz pojedinačnih izvora. Vjerojatno se, kao i kod rendgenskog zračenja, radi o vrlo velikim energetskim pretvorbama, pa i o pojavama crnih rupa.
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.