천문학은 별, 행성, 은하와 같은 천체와 우주의 현상을 연구하는 자연과학 분야입니다. 이 학문은 우주의 탄생과 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등을 연구 대상으로 합니다.
천문학은 역사적으로 역법, 천문항법, 점성술 등 다양한 분야를 포함하였습니다. 천체의 움직임에서 가장 중요한 힘은 중력이기 때문에, 일반 상대론을 많이 활용합니다.
20세기에는 천문학이 관측 분야와 이론 분야로 나뉘게 되었습니다. 관측 천문학은 천체에 대한 데이터를 수집하고 물리적으로 분석하는 데 초점을 두며, 이론 천문학은 천체와 천문학적 현상을 컴퓨터나 해석적인 방법으로 설명하는 모델을 개발합니다.
천문학은 별을 의미하는 그리스어 "ASTRO"와 법칙, 문화를 뜻하는 "nomos"에서 유래한 단어입니다. 이는 문자 그대로 "별의 법칙" 또는 "별의 문화"를 의미합니다. 천문학은 점성술 학과 혼동되어서는 안 됩니다. 이 두 분야는 공통된 근원을 가지고 있지만, 이제는 완전히 구별되고 있습니다.
천문학과 천체물리학은 일반적으로 같은 의미로 사용되지만, 엄밀한 사전적 의미에 따르면 약간의 차이가 있습니다. 천문학은 지구 대기 밖의 물체들 물리·화학적 성질을 연구하는 학문이며, 천체물리학은 천문학의 한 분야로서 천체 및 천문현상의 물리적, 운동학적 특성을 연구하는 분야입니다.
하지만 실제로는 천문학과 천체물리학은 매우 밀접한 관련이 있습니다. 대부분의 현대 천문학 연구는 물리와 관련된 주제를 다루므로, 천문학은 사실상 천체물리학으로 볼 수 있습니다. 따라서 많은 대학이나 연구소에서는 종종 천문학과나 천체물리학과라는 용어를 사용합니다. 예를 들어 천문학과가 역사적으로 물리학과 함께 발전해 왔다면, 주로 천체물리학이라는 용어가 사용됩니다.
또한, 유럽의 천문학과 천체물리학(Astronomy and Astrophysics)과 미국의 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal), 천문학 저널(The Astronomical Journal)은 저명한 천문학 저널로 알려져 있습니다.
천문학과 천체물리학은 우주와 천체, 그리고 천문현상에 대해 알려주는 분야입니다. 이 분야의 연구는 우리가 우주의 기원과 구조에 대해 이해하고, 더 나아가 우리 자신의 위치와 역할에 대해 생각할 수 있게 해줍니다.
천문학은 인간이 하늘에 관해 관심을 가지면서 동·서양에서 가장 일찍 태동한 학문 중 하나입니다. 농사, 날씨 예견, 해양, 지리 관측과 측량이 주요 동기였습니다. 천문학적 목적을 가진 거대한 유적들도 건설되었습니다. 천문대는 제사와 더불어 1년의 길이를 재거나 농사를 짓고 수확하기 위해 하늘을 관측하는 데 사용되었습니다.
천문학은 망원경이 발명되기 전까지는 높은 건물에서 맨눈으로 관측되었습니다. 문명이 발전하면서 메소포타미아, 중국, 이집트, 그리스, 인도, 마야 문명 등에서 천문대가 만들어지고 우주의 본질에 대한 탐구가 시작되었습니다. 초기 천문학은 주로 별과 행성들의 위치를 측정하는 측성학에 초점을 맞추었습니다. 이를 통해 행성의 운동, 태양, 달, 지구의 본질에 대한 연구가 시작되었습니다. 당시에는 지구가 우주의 중심이며 태양과 달이 지구를 중심으로 공전한다고 믿어졌습니다.
특히 바빌론에서는 수학과 과학적 천문학이 시작되었습니다. 바빌론 천문학자들은 월식이 일정한 주기로 반복된다는 사실을 발견하였고 다른 문명에서 발전할 천문학적 전통의 기반을 마련했습니다. 그리스에서는 천문학이 이성적이고 물리적인 답을 찾으려는 특징을 가졌습니다. 아리스타르코스는 지구의 크기와 달과 태양 사이의 상대적 거리를 계산하였으며, 지동설을 제안한 천문학자로 알려져 있습니다. 힘 파를 무스는 세차를 발견하고 달의 크기와 거리를 계산하였으며, 별의 목록을 작성하고 천문기구인 아스트롤라베를 발명했습니다. 프톨레마이오스는 천동설을 주장하고 천문학을 집대성한 책인 "알마게스트"를 남겼습니다. 천동설은 기독교의 교리에 더 부합하여 중세에는 천문학에서 가장 권위 있는 책으로 받아들여졌습니다.
천문학은 다른 자연과학 분야와 마찬가지로 중세 유럽에서는 오랫동안 발전이 없었지만, 이슬람 지역과 다른 지역에서는 발전을 거듭했습니다. 이슬람 지역에서는 9세기 초에 최초의 천문대가 등장했고, 안도 알 라흐만 알 수피라는 천문학자가 안드로메다은하를 발견하였습니다. 또한, 이집트 출신 아랍 천문학자와 중국의 천문학자들이 협력하여 역사상 기록된 가장 밝은 초신성인 SN 1006을 관측했습니다. 이슬람 세계에서는 알 바타니, 안도 알 라흐만 알 수피, 아부 마샤를 알바키, 미루니, 알미르 잔디 등의 유명한 천문학자들이 많은 공헌을 했습니다. 그들은 오늘날까지도 널리 쓰이고 있는 많은 항성 이름을 도입했으며, 위대한 짐바브웨와 팀북투의 유적들도 과거에 천문대를 포함하고 있었을 것으로 추정됩니다. 또한, 아프리카의 사하라 남쪽에서도 식민지 시대 이전에 천문학 관측이 이루어졌던 것으로 알려져 있습니다. 이처럼 천문학은 다양한 지역에서 발전하며 인류의 지식과 이해를 넓히는 데에 큰 역할을 했습니다.
17세기에 망원경이 발명되면서 천문학은 더 멀리 볼 수 있게 되었습니다. 이후 20세기에는 역학, 전자기학, 상대성 이론과 같은 현대 물리학의 발전으로 천문학과 상호작용하며 새로운 발전을 이루었습니다. 이에 따라 인간은 우주 공간에서 우주를 관찰하고 탐험하는 시대에 도달했습니다.
르네상스 시대에는 코페르니쿠스가 태양중심설을 제안하였고, 갈릴레이와 케플러에 의해 더욱 발전되었습니다. 갈릴레이는 망원경을 도입하여 천문학에 기여했고, 케플러는 태양계의 정확한 모형을 고안해 냈습니다. 이후 뉴턴이 천체역학과 중력의 법칙을 발견하여 태양계의 운동을 설명하는 데 기여했습니다. 그리고 뉴턴은 반사 망원경도 개발하였습니다.
망원경의 크기와 성능이 향상되면서 천문학적 발견들이 증가했습니다. 프랑스 천문학자 라카유에 의해 방대한 별의 목록이 만들어졌고, 허셜은 성운과 성단에 대한 목록을 제작했습니다. 1781년에는 새로운 행성인 천왕성이 발견되었습니다. 1838년에는 베셀이 별의 거리를 측정하는 데 성공했습니다. 오일러, 클레오, 달랑베르 등의 노력으로 삼체문제가 해결되었고, 이로써 달과 태양의 위치를 더 정확하게 예측할 수 있게 되었습니다. 분광학과 사진술의 발전으로 별들에 대한 연구가 진행되었고, 별들이 태양과 같은 천체임을 알게 되었습니다. 20세기에는 은하수가 별들의 집합인 우리은하라는 사실이 밝혀지고, 우주의 팽창과 외부 은하들도 발견되었습니다. 또한, 특이한 천체들인 중성자별과 블랙홀도 관측되었고, 이를 설명하는 이론도 발전하였습니다. 우주 망원경의 발전으로는 지구 대기에 흡수되어 관측할 수 없었던 전자기파 영역의 관측이 가능해졌습니다. 이러한 발견과 관측들은 우주론의 발전에 크게 기여하였습니다. 이전에는 천동설과 지동설이 주장되었는데, 천동설은 지구가 중심이고 태양과 행성들이 주위를 도는 것이고, 지동설은 태양이 중심이고 행성들이 주위를 도는 것입니다.