História da astronomia
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A astronomia é a mais antiga das ciências naturais, remontando à antiguidade, tendo a sua origem nas crenças e práticas religiosas, mitológicas, cosmológicas, calendáricas e astrológicas da pré-história: vestígios destas ainda se encontram na astrologia, disciplina há muito entrelaçada com a astronomia pública e governamental. Não foi completamente separado na Europa (ver astrologia e astronomia) durante a Revolução Copérnica iniciada em 1543. Em algumas culturas, dados astronômicos foram usados para prognósticos astrológicos.
História inicial
Culturas antigas identificavam objetos celestes com deuses e espíritos. Eles relacionaram esses objetos (e seus movimentos) a fenômenos como chuva, seca, estações e marés. Geralmente acredita-se que os primeiros astrônomos eram sacerdotes e que eles entendiam os objetos e eventos celestes como manifestações do divino, daí a conexão da astronomia primitiva com o que agora é chamado de astrologia. Uma presa de mamute esculpida em marfim de 32.500 anos de idade pode conter o mais antigo mapa estelar conhecido (semelhante à constelação de Orion). Também foi sugerido que desenhar na parede das cavernas de Lascaux na França, datado de 33.000 a 10.000 anos atrás, poderia ser uma representação gráfica das Plêiades, do Triângulo de Verão e da Coroa do Norte. Estruturas antigas com alinhamentos possivelmente astronômicos (como Stonehenge) provavelmente cumpriram funções astronômicas, religiosas e sociais.
Os calendários do mundo muitas vezes foram definidos por observações do Sol e da Lua (marcando o dia, mês e ano), e eram importantes para as sociedades agrícolas, nas quais a colheita dependia do plantio na época correta do ano, e para o qual a lua quase cheia era a única iluminação para viagens noturnas aos mercados da cidade.
O calendário moderno comum é baseado no calendário romano. Embora originalmente um calendário lunar, quebrou o vínculo tradicional do mês com as fases da Lua e dividiu o ano em doze meses quase iguais, que se alternavam principalmente entre trinta e trinta e um dias. Júlio César instigou a reforma do calendário em 46 AEC e introduziu o que agora é chamado de calendário Juliano, com base na duração do ano de 365 1⁄4 dias originalmente proposta pelo astrônomo grego do século IV AEC Calipo.
Europa pré-histórica
Desde 1990, nossa compreensão dos europeus pré-históricos foi radicalmente alterada pelas descobertas de antigos artefatos astronômicos em toda a Europa. Os artefatos demonstram que os europeus do Neolítico e da Idade do Bronze tinham um conhecimento sofisticado de matemática e astronomia.
Entre as descobertas estão:
- Arqueólogo paleolítico Alexander Marshack apresentou uma teoria em 1972 que os paus ósseos de locais como a África e a Europa de possivelmente há 35.000 a.C. poderiam ser marcados de maneiras que rastrearam as fases da Lua, uma interpretação que se reuniu com críticas.
- O calendário Warren Field no vale do rio Dee de Aberdeenshire da Escócia. Primeiro escavado em 2004 mas apenas em 2013 revelou como um achado de enorme significado, é datar o calendário mais antigo conhecido, criado em torno de 8000 BC e predating todos os outros calendários por cerca de 5.000 anos. O calendário assume a forma de um monumento mesolítico inicial contendo uma série de 12 poços que parecem ajudar o observador a rastrear meses lunares imitando as fases da Lua. Ele também se alinha ao nascer do sol no solstício de inverno, assim coordenando o ano solar com os ciclos lunares. O monumento foi mantido e periodicamente remodelado, talvez até centenas de vezes, em resposta aos ciclos solares/lunar, ao longo de 6.000 anos, até que o calendário caiu fora de uso há cerca de 4.000 anos.
- O círculo de Goseck está localizado na Alemanha e pertence à cultura de cerâmica linear. Primeiro descoberto em 1991, seu significado só foi claro depois que os resultados de escavações arqueológicas se tornaram disponíveis em 2004. O local é uma das centenas de recintos circulares semelhantes construídos em uma região que engloba a Áustria, a Alemanha e a República Checa durante um período de 200 anos a partir de pouco depois de 5000 a.C..
- O disco de céu Nebra é um disco de bronze da Idade do Bronze que foi enterrado na Alemanha, não muito longe do círculo de Goseck, em torno de 1600 BC. Mede cerca de 30 cm de diâmetro com uma massa de 2,2 kg e exibe uma pátina azul-verde (de oxidação) incrustada com símbolos de ouro. Encontrado por ladrões arqueológicos em 1999 e recuperado na Suíça em 2002, logo foi reconhecido como uma descoberta espetacular, entre os mais importantes do século XX. Investigações revelaram que o objeto estava em uso cerca de 400 anos antes do enterro (2000 a.C.), mas que seu uso havia sido esquecido pelo tempo do enterro. O ouro incrustado representava a lua cheia, uma lua crescente com cerca de 4 ou 5 dias de idade, e o aglomerado estelar de Pleiades em um arranjo específico formando a mais antiga representação conhecida dos fenômenos celestiais. Doze meses lunares passam em 354 dias, exigindo um calendário para inserir um mês bissexto a cada dois ou três anos, a fim de manter sincronizado com as estações do ano solar (fazendo-o lunisolar). As primeiras descrições conhecidas desta coordenação foram registradas pelos babilônios nos séculos VI ou VII a.C., mais de mil anos depois. Essas descrições verificaram o conhecimento antigo da representação celestial do disco de céu Nebra como o arranjo preciso necessário para julgar quando inserir o mês intercalar em um calendário lunisolar, tornando-o um relógio astronômico para regular tal calendário mil ou mais anos antes de qualquer outro método conhecido.
- O local de Kokino, descoberto em 2001, situa-se no topo de um cone vulcânico extinto a uma altitude de 1,013 metros (3,323 pés), ocupando cerca de 0,5 hectares com vista para a paisagem circundante no norte da Macedônia. Um Bronze O observatório astronômico da idade foi construído lá por volta de 1900 a.C. e serviu continuamente a comunidade próxima que viveu lá até cerca de 700 a.C.. O espaço central foi usado para observar a ascensão do Sol e a lua cheia. Três marcas localizam o nascer do sol no solstício de verão e inverno e nos dois equinócios. Mais quatro dão as declinações mínimas e máximas da lua cheia: no verão e no inverno. Duas medem os comprimentos dos meses lunares. Juntos, eles conciliam ciclos solares e lunares marcando as 235 lunations que ocorrem durante 19 anos solares, regulando um calendário lunar. Em uma plataforma separada do espaço central, à altitude mais baixa, quatro assentos de pedra (tronos) foram feitos no alinhamento norte-sul, juntamente com um marcador de trincheira cortado na parede oriental. Este marcador permite que a luz do Sol em ascensão caia apenas no segundo trono, no verão (cerca de 31 de julho). Ele foi usado para cerimônia ritual ligando o governante ao deus do sol local, e também marcou o fim da estação de crescimento e tempo para a colheita.
- Os chapéus de ouro da Alemanha, França e Suíça que datam de 1400–800 a.C. estão associados à cultura de Urnfield da Idade do Bronze. Os chapéus dourados são decorados com um motivo espiral do Sol e da Lua. Eles provavelmente eram um tipo de calendário usado para calibrar entre os calendários lunar e solar. A bolsa de estudos moderna demonstrou que a ornamentação dos cones de folhas de ouro do tipo Schifferstadt, ao qual o exemplo de Berlin Gold Hat pertence, representa sequências sistemáticas em termos de número e tipos de ornamentos por banda. Um estudo detalhado do exemplo de Berlim, que é o único totalmente preservado, mostrou que os símbolos provavelmente representam um calendário lunisolar. O objeto teria permitido a determinação de datas ou períodos em calendários lunares e solares.
Tempos antigos
Mesopotâmia
As origens da astronomia ocidental podem ser encontradas na Mesopotâmia, a "terra entre os rios" Tigre e Eufrates, onde estavam localizados os antigos reinos da Suméria, Assíria e Babilônia. Uma forma de escrita conhecida como cuneiforme surgiu entre os sumérios por volta de 3500-3000 aC. Nosso conhecimento da astronomia suméria é indireto, por meio dos primeiros catálogos de estrelas babilônicos datados de cerca de 1200 aC. O fato de muitos nomes de estrelas aparecerem em sumério sugere uma continuidade que chega até o início da Idade do Bronze. A teologia astral, que deu aos deuses planetários um papel importante na mitologia e religião da Mesopotâmia, começou com os sumérios. Eles também usaram um sistema numérico sexagesimal (base 60), que simplificou a tarefa de registrar números muito grandes e muito pequenos. A prática moderna de dividir um círculo em 360 graus, ou uma hora em 60 minutos, começou com os sumérios. Para obter mais informações, consulte os artigos sobre numerais e matemática babilônicos.
Fontes clássicas freqüentemente usam o termo caldeus para os astrônomos da Mesopotâmia, que eram, na realidade, sacerdotes escribas especializados em astrologia e outras formas de adivinhação.
A primeira evidência de reconhecimento de que os fenômenos astronômicos são periódicos e da aplicação da matemática para sua previsão é babilônica. Tábuas que datam do período da Antiga Babilônia documentam a aplicação da matemática à variação da duração da luz do dia ao longo de um ano solar. Séculos de observações babilônicas de fenômenos celestes estão registrados na série de tabuletas cuneiformes conhecidas como Enūma Anu Enlil. O texto astronômico significativo mais antigo que possuímos é a Tábua 63 do Enūma Anu Enlil, a tábua de Vênus de Ammi-saduqa, que lista o primeiro e o último surgimento visível de Vênus durante um período de cerca de 21 anos e é a evidência mais antiga de que os fenômenos de um planeta eram reconhecidos como periódicos. O MUL.APIN contém catálogos de estrelas e constelações, bem como esquemas para prever o nascimento helíaco e o pôr-do-sol dos planetas, duração da luz do dia medida por um relógio de água, gnômon, sombras e intercalações. O texto GU babilônico organiza estrelas em 'cordas' que se situam ao longo de círculos de declinação e, portanto, medem ascensões retas ou intervalos de tempo, e também emprega as estrelas do zênite, que também são separadas por diferenças de ascensão reta dadas.
Um aumento significativo na qualidade e frequência das observações babilônicas apareceu durante o reinado de Nabonassar (747–733 aC). Os registros sistemáticos de fenômenos sinistros nos diários astronômicos da Babilônia que começaram nessa época permitiram a descoberta de um ciclo repetido de 18 anos de eclipses lunares, por exemplo. O astrônomo grego Ptolomeu mais tarde usou o reinado de Nabonassar para fixar o início de uma era, pois sentiu que as primeiras observações utilizáveis começaram nessa época.
Os últimos estágios no desenvolvimento da astronomia babilônica ocorreram durante a época do Império Selêucida (323–60 aC). No século III aC, os astrônomos começaram a usar "textos do ano-alvo" para prever os movimentos dos planetas. Esses textos compilaram registros de observações anteriores para encontrar ocorrências repetidas de fenômenos sinistros para cada planeta. Mais ou menos na mesma época, ou pouco tempo depois, os astrônomos criaram modelos matemáticos que lhes permitiam prever esses fenômenos diretamente, sem consultar registros anteriores. Um notável astrônomo babilônico dessa época foi Seleuco de Selêucia, que era um defensor do modelo heliocêntrico.
A astronomia babilônica foi a base para muito do que foi feito na astronomia grega e helenística, na astronomia indiana clássica, no Irã sassânida, em Bizâncio, na Síria, na astronomia islâmica, na Ásia Central e na Europa Ocidental.
Índia
A astronomia no subcontinente indiano remonta ao período da Civilização do Vale do Indo durante o terceiro milênio aC, quando foi usada para criar calendários. Como a civilização do Vale do Indo não deixou para trás documentos escritos, o mais antigo texto astronômico indiano existente é o Vedanga Jyotisha, datado do período védico. O Vedanga Jyotisha é atribuído a Lagadha e tem uma data interna de aproximadamente 1350 a.C. e descreve regras para rastrear os movimentos do Sol e da Lua para fins de ritual. Está disponível em duas revisões, uma pertencente ao Rig Veda e outra ao Yajur Veda. De acordo com o Vedanga Jyotisha, em uma yuga ou "era", existem 5 anos solares, 67 ciclos lunares siderais, 1.830 dias, 1.835 dias siderais e 62 meses sinódicos. Durante o século VI, a astronomia foi influenciada pelas tradições astronômicas grega e bizantina.
Aryabhata (476–550), em sua magnum opus Aryabhatiya (499), propôs um sistema computacional baseado em um modelo planetário no qual a Terra era considerada girando em seu eixo e os períodos dos planetas foram dadas em relação ao Sol. Ele calculou com precisão muitas constantes astronômicas, como os períodos dos planetas, os tempos dos eclipses solares e lunares e o movimento instantâneo da Lua. Os primeiros seguidores do modelo de Aryabhata incluíam Varāhamihira, Brahmagupta e Bhāskara II.
A astronomia foi avançada durante o Império Shunga e muitos catálogos de estrelas foram produzidos durante este tempo. O período Shunga é conhecido como a "era de ouro da astronomia na Índia". Ele viu o desenvolvimento de cálculos para os movimentos e posições de vários planetas, sua ascensão e ocaso, conjunções e o cálculo de eclipses.
Os astrônomos indianos do século VI acreditavam que os cometas eram corpos celestes que reapareciam periodicamente. Esta foi a visão expressa no século 6 pelos astrônomos Varahamihira e Bhadrabahu, e o astrônomo do século 10 Bhattotpala listou os nomes e períodos estimados de certos cometas, mas infelizmente não se sabe como esses números foram calculados ou quão precisos eles eram.
Bhāskara II (1114–1185) foi o chefe do observatório astronômico em Ujjain, continuando a tradição matemática de Brahmagupta. Ele escreveu o Siddhantasiromani que consiste em duas partes: Goladhyaya (esfera) e Grahaganita (matemática dos planetas). Ele também calculou o tempo necessário para a Terra orbitar o Sol com 9 casas decimais. A Universidade Budista de Nalanda na época oferecia cursos formais em estudos astronômicos.
Outros astrônomos importantes da Índia incluem Madhava de Sangamagrama, Nilakantha Somayaji e Jyeshtadeva, que foram membros da escola de astronomia e matemática de Kerala do século XIV ao século XVI. Nilakantha Somayaji, em seu Aryabhatiyabhasya, um comentário sobre o Aryabhatiya de Aryabhata, desenvolveu seu próprio sistema computacional para um modelo planetário parcialmente heliocêntrico, no qual Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno orbitam o Sol, que por sua vez orbita a Terra, semelhante ao sistema Tychonic posteriormente proposto por Tycho Brahe no final do século XVI. O sistema de Nilakantha, no entanto, era matematicamente mais eficiente que o sistema Tychonic, devido a levar em conta corretamente a equação do centro e movimento latitudinal de Mercúrio e Vênus. A maioria dos astrônomos da escola de astronomia e matemática de Kerala que o seguiram aceitaram seu modelo planetário.
Grécia e mundo helenístico
Os gregos antigos desenvolveram a astronomia, que eles tratavam como um ramo da matemática, a um nível altamente sofisticado. Os primeiros modelos geométricos tridimensionais para explicar o movimento aparente dos planetas foram desenvolvidos no século IV aC por Eudoxo de Cnido e Calipo de Cízico. Seus modelos foram baseados em esferas homocêntricas aninhadas centradas na Terra. Seu contemporâneo mais jovem, Heraclides Ponticus, propôs que a Terra gira em torno de seu eixo.
Uma abordagem diferente dos fenômenos celestes foi adotada por filósofos naturais como Platão e Aristóteles. Eles estavam menos preocupados em desenvolver modelos preditivos matemáticos do que em desenvolver uma explicação das razões dos movimentos do Cosmos. Em seu Timeu, Platão descreveu o universo como um corpo esférico dividido em círculos contendo os planetas e governado de acordo com intervalos harmônicos por uma alma mundial. Aristóteles, baseando-se no modelo matemático de Eudoxus, propôs que o universo era feito de um sistema complexo de esferas concêntricas, cujos movimentos circulares se combinavam para transportar os planetas ao redor da Terra. Este modelo cosmológico básico prevaleceu, em várias formas, até o século XVI.
No século III aC, Aristarco de Samos foi o primeiro a sugerir um sistema heliocêntrico, embora apenas descrições fragmentárias de sua ideia tenham sobrevivido. Eratóstenes estimou a circunferência da Terra com grande precisão (ver também: história da geodésia).
A astronomia geométrica grega desenvolveu-se a partir do modelo de esferas concêntricas para empregar modelos mais complexos nos quais um círculo excêntrico giraria em torno de um círculo menor, chamado de epiciclo, que por sua vez girava em torno de um planeta. O primeiro desses modelos é atribuído a Apolônio de Perga e outros desenvolvimentos foram realizados no século II aC por Hiparco de Nicéia. Hiparco fez uma série de outras contribuições, incluindo a primeira medida de precessão e a compilação do primeiro catálogo estelar no qual ele propôs nosso sistema moderno de magnitudes aparentes.
O mecanismo de Antikythera, um antigo dispositivo grego de observação astronômica para calcular os movimentos do Sol e da Lua, possivelmente dos planetas, data de cerca de 150–100 aC e foi o primeiro ancestral de um computador astronômico. Foi descoberto em um antigo naufrágio na ilha grega de Antikythera, entre Kythera e Creta. O aparelho ficou famoso pelo uso de uma engrenagem diferencial, que se acreditava ter sido inventada no século XVI, e pela miniaturização e complexidade de suas peças, comparável a um relógio fabricado no século XVIII. O mecanismo original está exposto na coleção de bronze do Museu Arqueológico Nacional de Atenas, acompanhado de uma réplica.
Sistema ptolomaico
Dependendo do ponto de vista do historiador, o ápice ou corrupção da astronomia física clássica é visto com Ptolomeu, um astrônomo greco-romano de Alexandria do Egito, que escreveu a clássica apresentação abrangente da astronomia geocêntrica, o Megale Syntaxis (Grande Síntese), mais conhecida por seu título árabe Almagesto, que teve um efeito duradouro na astronomia até o Renascimento. Em suas Hipóteses Planetárias, Ptolomeu aventurou-se no reino da cosmologia, desenvolvendo um modelo físico de seu sistema geométrico, em um universo muitas vezes menor do que a concepção mais realista de Aristarco de Samos quatro séculos antes.
Egito
A orientação precisa das pirâmides egípcias oferece uma demonstração duradoura do alto grau de habilidade técnica em observar os céus alcançado no 3º milênio aC. Foi demonstrado que as Pirâmides estavam alinhadas em direção à estrela polar, que, por causa da precessão dos equinócios, era na época Thuban, uma estrela fraca na constelação de Draco. A avaliação do local do templo de Amon-Re em Karnak, levando em consideração a mudança ao longo do tempo da obliquidade da eclíptica, mostrou que o Grande Templo estava alinhado com o nascer do Sol no meio do inverno. A extensão do corredor pelo qual a luz do sol passaria teria iluminação limitada em outras épocas do ano. Os egípcios também encontraram a posição de Sirius (a estrela do cachorro), que eles acreditavam ser Anúbis, seu deus com cabeça de chacal, movendo-se pelos céus. Sua posição era crítica para a civilização deles, pois quando se elevou heliacal no leste antes do nascer do sol predisse a inundação do Nilo. É também a origem da frase 'dias de cachorro no verão' de.
A astronomia desempenhou um papel considerável em questões religiosas para fixar as datas dos festivais e determinar as horas da noite. Os títulos de vários livros do templo são preservados registrando os movimentos e as fases do Sol, da Lua e das estrelas. A ascensão de Sirius (egípcio: Sopdet, grego: Sothis) no início da inundação foi um ponto particularmente importante para fixar no calendário anual.
Escrever na época romana, Clemente de Alexandria dá uma ideia da importância das observações astronômicas para os ritos sagrados:
E depois que o Singer avança o Astrologer (σροσκόπος), com um Horologia (ρρολόγιον) em sua mão, e um palma da mão Os símbolos da astrologia. Ele deve saber de coração os livros astrológicos herméticos, que são quatro em número. Destes, um é sobre o arranjo das estrelas fixas que são visíveis; um sobre as posições do Sol e da Lua e cinco planetas; um sobre as conjunções e fases do Sol e da Lua; e um diz respeito às suas subidas.
Os instrumentos do Astrólogo (horologium e palm) são um fio de prumo e um instrumento de observação. Eles foram identificados com dois objetos inscritos no Museu de Berlim; um cabo curto do qual pendia um fio de prumo e um ramo de palmeira com uma fenda na ponta mais larga. O último foi mantido perto do olho, o primeiro na outra mão, talvez no comprimento do braço. O "hermético" os livros aos quais Clemente se refere são os textos teológicos egípcios, que provavelmente nada têm a ver com o hermetismo helenístico.
Das tabelas de estrelas no teto das tumbas de Ramsés VI e Ramsés IX parece que para fixar as horas da noite um homem sentado no chão enfrentou o Astrólogo em tal posição que a linha de observação do estrela polar passou no meio de sua cabeça. Nos diferentes dias do ano, cada hora era determinada por uma estrela fixa culminando ou quase culminando nela, e a posição dessas estrelas no momento é dada nas tabelas como no centro, no olho esquerdo, no ombro direito, etc. De acordo com os textos, ao fundar ou reconstruir templos, o eixo norte era determinado pelo mesmo aparelho, e podemos concluir que era o usual para observações astronômicas. Em mãos cuidadosas, pode dar resultados de alto grau de precisão.
China
A astronomia do Leste Asiático começou na China. O termo solar foi concluído no período dos Reinos Combatentes. O conhecimento da astronomia chinesa foi introduzido no leste da Ásia.
A astronomia na China tem uma longa história. Registros detalhados de observações astronômicas foram mantidos desde o século VI aC até a introdução da astronomia ocidental e do telescópio no século XVII. Os astrônomos chineses foram capazes de prever eclipses com precisão.
Grande parte da astronomia chinesa antiga era para fins de cronometragem. Os chineses usavam um calendário lunissolar, mas como os ciclos do Sol e da Lua são diferentes, os astrônomos muitas vezes preparavam novos calendários e faziam observações para esse fim.
A adivinhação astrológica também era uma parte importante da astronomia. Os astrônomos observaram cuidadosamente as "estrelas convidadas"(chinês: 客星; pinyin: kèxīng; lit.: 'estrela convidada') que de repente apareceram entre as estrelas fixas estrelas. Eles foram os primeiros a registrar uma supernova, nos Anais Astrológicos do Houhanshu em 185 DC. Além disso, a supernova que criou a Nebulosa do Caranguejo em 1054 é um exemplo de uma "estrela convidada" observado por astrônomos chineses, embora não tenha sido registrado por seus contemporâneos europeus. Registros astronômicos antigos de fenômenos como supernovas e cometas às vezes são usados em estudos astronômicos modernos.
O primeiro catálogo de estrelas do mundo foi feito por Gan De, um astrônomo chinês, no século IV aC.
Mesoamérica
Os códices astronômicos maias incluem tabelas detalhadas para calcular as fases da Lua, a recorrência de eclipses e o aparecimento e desaparecimento de Vênus como estrela da manhã e da tarde. Os maias baseavam seus calendários nos ciclos cuidadosamente calculados das Plêiades, do Sol, da Lua, Vênus, Júpiter, Saturno, Marte, e também tinham uma descrição precisa dos eclipses descritos no Códice de Dresden, bem como da eclíptica. ou zodíaco, e a Via Láctea era crucial em sua cosmologia. Acredita-se que várias estruturas maias importantes foram orientadas para os extremos nascente e poente de Vênus. Para os antigos maias, Vênus era o patrono da guerra e acredita-se que muitas batalhas registradas foram cronometradas com os movimentos deste planeta. Marte também é mencionado em códices astronômicos preservados e mitologia antiga.
Embora o calendário maia não estivesse vinculado ao Sol, John Teeple propôs que os maias calculavam o ano solar com uma precisão um pouco maior do que o calendário gregoriano. Tanto a astronomia quanto um intrincado esquema numerológico para a medição do tempo eram componentes de importância vital da religião maia.
Os maias acreditavam que a Terra era o centro de todas as coisas e que as estrelas, luas e planetas eram deuses. Eles acreditavam que seus movimentos eram os deuses viajando entre a Terra e outros destinos celestiais. Muitos eventos importantes na cultura maia foram programados em torno de eventos celestiais, na crença de que certos deuses estariam presentes.
Idade Média
Oriente Médio
O mundo árabe e persa sob o Islã tornou-se altamente culto, e muitas obras importantes de conhecimento da astronomia grega, da astronomia indiana e da astronomia persa foram traduzidas para o árabe, usadas e armazenadas em bibliotecas em toda a área. Uma importante contribuição dos astrônomos islâmicos foi sua ênfase na astronomia observacional. Isso levou ao surgimento dos primeiros observatórios astronômicos no mundo muçulmano no início do século IX. Catálogos de estrelas Zij foram produzidos nesses observatórios.
No século 10, Abd al-Rahman al-Sufi (Azophi) realizou observações sobre as estrelas e descreveu suas posições, magnitudes, brilho e cor e desenhos para cada constelação em seu Livro das Estrelas Fixas. Ele também deu as primeiras descrições e fotos de "A Little Cloud" agora conhecida como Galáxia de Andrômeda. Ele o menciona como estando diante da boca de um Peixe Grande, uma constelação árabe. Esta "nuvem" aparentemente era comumente conhecido pelos astrônomos de Isfahan, muito provavelmente antes de 905 DC. A primeira menção registrada da Grande Nuvem de Magalhães também foi dada por al-Sufi. Em 1006, Ali ibn Ridwan observou SN 1006, a supernova mais brilhante registrada na história, e deixou uma descrição detalhada da estrela temporária.
No final do século 10, um enorme observatório foi construído perto de Teerã, no Irã, pelo astrônomo Abu-Mahmud al-Khujandi, que observou uma série de trânsitos meridianos do Sol, o que lhe permitiu calcular a inclinação da Terra&# 39;s eixo em relação ao Sol. Ele notou que medições feitas por astrônomos anteriores (indianos e depois gregos) encontraram valores mais altos para esse ângulo, possível evidência de que a inclinação axial não é constante, mas estava de fato diminuindo. Na Pérsia do século 11, Omar Khayyám compilou muitas tabelas e realizou uma reforma do calendário que era mais preciso do que o juliano e se aproximava do gregoriano.
Outros avanços muçulmanos na astronomia incluíram a coleta e correção de dados astronômicos anteriores, resolvendo problemas significativos no modelo ptolomaico, o desenvolvimento do astrolábio independente da latitude universal por Arzachel, a invenção de vários outros instrumentos astronômicos, Ja' longe a crença de Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir de que os corpos celestes e as esferas celestes estavam sujeitos às mesmas leis físicas da Terra, e a introdução de testes empíricos por Ibn al-Shatir, que produziu o primeiro modelo de movimento lunar que correspondia observações físicas.
A filosofia natural (particularmente a física aristotélica) foi separada da astronomia por Ibn al-Haytham (Alhazen) no século XI, por Ibn al-Shatir no século XIV e Qushji no século XV.
Europa Ocidental
Após as contribuições significativas dos estudiosos gregos para o desenvolvimento da astronomia, ela entrou em uma era relativamente estática na Europa Ocidental desde a era romana até o século XII. Essa falta de progresso levou alguns astrônomos a afirmar que nada aconteceu na astronomia da Europa Ocidental durante a Idade Média. Investigações recentes, no entanto, revelaram um quadro mais complexo do estudo e ensino da astronomia no período do século IV ao século XVI.
A Europa Ocidental entrou na Idade Média com grandes dificuldades que afetaram a produção intelectual do continente. Os tratados astronômicos avançados da antiguidade clássica foram escritos em grego e, com o declínio do conhecimento dessa língua, apenas resumos simplificados e textos práticos estavam disponíveis para estudo. Os escritores mais influentes a transmitir essa antiga tradição em latim foram Macróbio, Plínio, Marciano Capella e Calcídio. No século 6, o bispo Gregório de Tours observou que havia aprendido astronomia lendo Martianus Capella e passou a empregar essa astronomia rudimentar para descrever um método pelo qual os monges podiam determinar a hora da oração à noite observando as estrelas.
No século 7, o monge inglês Bede of Jarrow publicou um texto influente, On the Reckoning of Time, fornecendo aos clérigos o conhecimento astronômico prático necessário para calcular a data correta da Páscoa usando um procedimento chamado o computus. Este texto permaneceu um elemento importante da educação do clero desde o século VII até bem depois do surgimento das Universidades no século XII.
A gama de escritos romanos antigos sobreviventes sobre astronomia e os ensinamentos de Bede e seus seguidores começaram a ser estudados com seriedade durante o renascimento do aprendizado patrocinado pelo imperador Carlos Magno. No século IX, técnicas rudimentares para calcular a posição dos planetas já circulavam na Europa Ocidental; estudiosos medievais reconheceram suas falhas, mas os textos que descreviam essas técnicas continuaram a ser copiados, refletindo um interesse nos movimentos dos planetas e em seu significado astrológico.
Com base neste pano de fundo astronômico, no século 10, estudiosos europeus, como Gerbert de Aurillac, começaram a viajar para a Espanha e a Sicília em busca de aprendizado que eles ouviram dizer que existia no mundo de língua árabe. Lá eles encontraram pela primeira vez várias técnicas astronômicas práticas relativas ao calendário e cronometragem, principalmente aquelas que lidam com o astrolábio. Logo estudiosos como Hermann de Reichenau estavam escrevendo textos em latim sobre os usos e a construção do astrolábio e outros, como Walcher de Malvern, estavam usando o astrolábio para observar o tempo dos eclipses a fim de testar a validade das tabelas computacionais.
Por volta do século 12, estudiosos viajavam para a Espanha e a Sicília em busca de textos astronômicos e astrológicos mais avançados, que eles traduziam para o latim do árabe e do grego para enriquecer ainda mais o conhecimento astronômico da Europa Ocidental. A chegada desses novos textos coincidiu com o surgimento das universidades na Europa medieval, nas quais logo encontraram um lar. Refletindo a introdução da astronomia nas universidades, João de Sacrobosco escreveu uma série de livros didáticos introdutórios de astronomia influentes: a Esfera, um Computus, um texto sobre o Quadrante e outro sobre Cálculo.
No século XIV, Nicole Oresme, mais tarde bispo de Liseux, mostrou que nem os textos das escrituras nem os argumentos físicos apresentados contra o movimento da Terra eram demonstrativos e apresentou o argumento da simplicidade para a teoria de que a Terra se move, e não os céus. No entanto, ele concluiu "todos sustentam, e eu mesmo penso, que os céus se movem e não a terra: porque Deus estabeleceu o mundo que não será movido". No século 15, o cardeal Nicolau de Cusa sugeriu em alguns de seus escritos científicos que a Terra girava em torno do Sol e que cada estrela é um sol distante.
Renascimento e início da Europa moderna
Revolução Copérnica
Durante o período renascentista, a astronomia começou a sofrer uma revolução no pensamento conhecida como Revolução Copérnica, que recebe o nome do astrônomo Nicolau Copérnico, que propôs um sistema heliocêntrico, no qual os planetas giravam em torno do Sol e não da Terra. Seu De revolutionibus orbium coelestium foi publicado em 1543. Embora a longo prazo essa fosse uma afirmação muito controversa, no início ela trouxe apenas uma pequena controvérsia. A teoria tornou-se a visão dominante porque muitas figuras, principalmente Galileu Galilei, Johannes Kepler e Isaac Newton defenderam e melhoraram o trabalho. Outras figuras também ajudaram neste novo modelo, apesar de não acreditarem na teoria geral, como Tycho Brahe, com suas conhecidas observações.
Brahe, um nobre dinamarquês, foi um astrônomo essencial neste período. Ele entrou na cena astronômica com a publicação de De nova stella, no qual refutou a sabedoria convencional sobre a supernova SN 1572 (Tão brilhante quanto Vênus em seu pico, SN 1572 mais tarde tornou-se invisível a olho nu, refutando a doutrina aristotélica da imutabilidade dos céus.) Ele também criou o sistema Tychonic, onde o Sol, a Lua e as estrelas giram em torno da Terra, mas os outros cinco planetas giram em torno do Sol. Este sistema combinou os benefícios matemáticos do sistema de Copérnico com os "benefícios físicos" do sistema ptolomaico. Este era um dos sistemas em que as pessoas acreditavam quando não aceitavam o heliocentrismo, mas não podiam mais aceitar o sistema ptolomaico. Ele é mais conhecido por suas observações altamente precisas das estrelas e do Sistema Solar. Mais tarde mudou-se para Praga e continuou seu trabalho. Em Praga, ele estava trabalhando nas Tábuas Rudolfinas, que não foram concluídas até depois de sua morte. As Tabelas Rudolfinas eram um mapa estelar projetado para ser mais preciso do que as tabelas Alfonsinas, feitas nos anos 1300, e as Tabelas Prutênicas, que eram imprecisas. Ele foi auxiliado nessa época por seu assistente Johannes Kepler, que mais tarde usaria suas observações para finalizar os trabalhos de Brahe e também para suas teorias.
Após a morte de Brahe, Kepler foi considerado seu sucessor e recebeu a tarefa de completar as obras incompletas de Brahe, como as Tábuas Rudolfinas. Ele completou as Tabelas Rudolfinas em 1624, embora não tenham sido publicadas por vários anos. Como muitas outras figuras desta época, ele esteve sujeito a problemas religiosos e políticos, como a Guerra dos Trinta Anos; Guerra, que levou ao caos que quase destruiu algumas de suas obras. Kepler foi, no entanto, o primeiro a tentar derivar previsões matemáticas de movimentos celestes a partir de causas físicas assumidas. Ele descobriu as três leis de Kepler do movimento planetário que agora levam seu nome, sendo essas leis as seguintes:
- A órbita de um planeta é uma elipse com o Sol em um dos dois focos.
- Um segmento de linha que se junta a um planeta e o Sol varre áreas iguais durante intervalos iguais de tempo.
- O quadrado do período orbital de um planeta é proporcional ao cubo do semi-eixo maior de sua órbita.
Com essas leis, ele conseguiu melhorar o modelo heliocêntrico existente. Os dois primeiros foram publicados em 1609. As contribuições de Kepler melhoraram o sistema geral, dando-lhe mais credibilidade porque explicava adequadamente os eventos e podia causar previsões mais confiáveis. Antes disso, o modelo copernicano era tão pouco confiável quanto o modelo ptolomaico. Essa melhoria ocorreu porque Kepler percebeu que as órbitas não eram círculos perfeitos, mas elipses.
Galileo Galilei foi um dos primeiros a usar um telescópio para observar o céu, e depois de construir um telescópio refrator 20x. Ele descobriu as quatro maiores luas de Júpiter em 1610, que agora são conhecidas coletivamente como luas galileanas, em sua homenagem. Esta descoberta foi a primeira observação conhecida de satélites orbitando outro planeta. Ele também descobriu que a Lua tinha crateras e observou e explicou corretamente as manchas solares, e que Vênus exibia um conjunto completo de fases semelhantes às fases lunares. Galileu argumentou que esses fatos demonstravam incompatibilidade com o modelo ptolomaico, que não poderia explicar o fenômeno e até mesmo contradizê-lo. Com as luas, demonstrou que a Terra não precisa ter tudo orbitando e que outras partes do Sistema Solar poderiam orbitar outro objeto, como a Terra orbitando o Sol. No sistema ptolomaico, os corpos celestes deveriam ser perfeitos, de modo que tais objetos não deveriam ter crateras ou manchas solares. As fases de Vênus só poderiam acontecer no caso de Vênus' órbita está dentro da órbita da Terra, o que não poderia acontecer se a Terra fosse o centro. Ele, como o exemplo mais famoso, teve que enfrentar desafios de oficiais da igreja, mais especificamente da Inquisição Romana. Eles o acusaram de heresia porque essas crenças iam contra os ensinamentos da Igreja Católica Romana e desafiavam a autoridade da Igreja Católica quando ela estava em seu ponto mais fraco. Embora tenha conseguido evitar a punição por um tempo, acabou sendo julgado e declarado culpado de heresia em 1633. Embora isso tenha custado algum dinheiro, seu livro foi proibido e ele foi colocado em prisão domiciliar até sua morte em 1642.
Sir Isaac Newton desenvolveu ainda mais os laços entre a física e a astronomia por meio de sua lei da gravitação universal. Percebendo que a mesma força que atrai objetos para a superfície da Terra mantém a Lua em órbita ao redor da Terra, Newton foi capaz de explicar – em uma estrutura teórica – todos os fenômenos gravitacionais conhecidos. Em seu Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, ele derivou as leis de Kepler a partir dos primeiros princípios. Esses primeiros princípios são os seguintes:
- Em um quadro inercial de referência, um objeto permanece em repouso ou continua a mover-se em velocidade constante, a menos que agiu por uma força.
- Em um quadro de referência inercial, a soma vetorial das forças F em um objeto é igual ao m de massa desse objeto multiplicado pela aceleração a do objeto: F = ma. (É assumido aqui que a massa m é constante)
- Quando um corpo exerce uma força em um segundo corpo, o segundo corpo simultaneamente exerce uma força igual em magnitude e oposto em direção ao primeiro corpo.
Assim, enquanto Kepler explicava como os planetas se moviam, Newton conseguiu explicar com precisão por que os planetas se moviam da maneira que o fazem. Os desenvolvimentos teóricos de Newton lançaram muitos dos fundamentos da física moderna.
Completando o Sistema Solar
Fora da Inglaterra, a teoria de Newton levou algum tempo para se estabelecer. Descartes' a teoria dos vórtices dominou na França, e Huygens, Leibniz e Cassini aceitaram apenas partes do sistema de Newton, preferindo suas próprias filosofias. Voltaire publicou um relato popular em 1738. Em 1748, a Academia Francesa de Ciências ofereceu uma recompensa pela solução das perturbações de Júpiter e Saturno, que acabou sendo resolvida por Euler e Lagrange. Laplace completou a teoria dos planetas, publicando de 1798 a 1825. As primeiras origens do modelo nebular solar de formação planetária haviam começado.
Edmond Halley sucedeu Flamsteed como astrônomo real na Inglaterra e conseguiu prever o retorno do cometa que leva seu nome em 1758. Sir William Herschel encontrou o primeiro novo planeta, Urano, a ser observado nos tempos modernos em 1781. A lacuna entre os planetas Marte e Júpiter divulgados pela lei Titius-Bode foi preenchida pela descoberta dos asteróides Ceres e Pallas em 1801 e 1802 com muitos mais seguidores.
No início, o pensamento astronômico na América era baseado na filosofia aristotélica, mas o interesse pela nova astronomia começou a aparecer nos Almanaques já em 1659.
Astronomia estelar
Pluralismo cósmico é o nome dado à ideia de que as estrelas são sóis distantes, talvez com seus próprios sistemas planetários. Idéias nessa direção foram expressas na antiguidade, por Anaxágoras e por Aristarco de Samos, mas não encontraram aceitação popular. O primeiro astrônomo do Renascimento europeu a sugerir que as estrelas eram sóis distantes foi Giordano Bruno em seu De l'infinito universo et mondi (1584). Essa ideia estava entre as acusações, embora não em posição de destaque, feitas contra ele pela Inquisição. A ideia tornou-se popular no final do século 17, especialmente após a publicação de Conversations on the Plurality of Worlds por Bernard Le Bovier de Fontenelle (1686), e no início do século 18 era o padrão de trabalho. na astronomia estelar.
O astrônomo italiano Geminiano Montanari registrou observando variações na luminosidade da estrela Algol em 1667. Edmond Halley publicou as primeiras medições do movimento próprio de um par de estrelas "fixas" estrelas, demonstrando que elas mudaram de posição desde a época dos antigos astrônomos gregos Ptolomeu e Hiparco. William Herschel foi o primeiro astrônomo a tentar determinar a distribuição das estrelas no céu. Durante a década de 1780, ele estabeleceu uma série de medidores em 600 direções e contou as estrelas observadas ao longo de cada linha de visão. A partir disso, ele deduziu que o número de estrelas aumentava constantemente em direção a um lado do céu, na direção do núcleo da Via Láctea. Seu filho John Herschel repetiu esse estudo no hemisfério sul e encontrou um aumento correspondente na mesma direção. Além de suas outras realizações, William Herschel é conhecido por sua descoberta de que algumas estrelas não estão apenas na mesma linha de visão, mas são companheiras físicas que formam sistemas estelares binários.
Astronomia moderna
Século XIX
Pré-fotografia, o registro de dados astronômicos era limitado pelo olho humano. Em 1840, John W. Draper, um químico, criou a mais antiga fotografia astronômica conhecida da Lua. E no final do século 19, milhares de chapas fotográficas de imagens de planetas, estrelas e galáxias foram criadas. A maioria das fotografias tinha eficiência quântica menor (ou seja, capturava menos fótons incidentes) do que os olhos humanos, mas tinha a vantagem de longos tempos de integração (100 ms para o olho humano em comparação com horas para fotos). Isso aumentou enormemente os dados disponíveis para os astrônomos, o que levou ao surgimento de computadores humanos, os famosos Harvard Computers, para rastrear e analisar os dados.
Os cientistas começaram a descobrir formas de luz invisíveis a olho nu: raios-X, raios gama, ondas de rádio, micro-ondas, radiação ultravioleta e radiação infravermelha. Isso teve um grande impacto na astronomia, gerando os campos da astronomia infravermelha, radioastronomia, astronomia de raios-x e, finalmente, astronomia de raios gama. Com o advento da espectroscopia ficou provado que outras estrelas eram semelhantes ao Sol, mas com uma variação de temperaturas, massas e tamanhos.
A ciência da espectroscopia estelar foi iniciada por Joseph von Fraunhofer e Angelo Secchi. Ao comparar os espectros de estrelas como Sirius com o Sol, eles encontraram diferenças na força e no número de suas linhas de absorção - as linhas escuras nos espectros estelares causadas pela absorção de frequências específicas pela atmosfera. Em 1865, Secchi começou a classificar as estrelas em tipos espectrais. A primeira evidência de hélio foi observada em 18 de agosto de 1868, como uma linha espectral amarela brilhante com um comprimento de onda de 587,49 nanômetros no espectro da cromosfera do Sol. A linha foi detectada pelo astrônomo francês Jules Janssen durante um eclipse solar total em Guntur, na Índia.
A primeira medição direta da distância a uma estrela (61 Cygni a 11,4 anos-luz) foi feita em 1838 por Friedrich Bessel usando a técnica de paralaxe. Medições de paralaxe demonstraram a vasta separação das estrelas nos céus. A observação de estrelas duplas ganhou importância crescente durante o século XIX. Em 1834, Friedrich Bessel observou mudanças no movimento próprio da estrela Sirius e inferiu uma companheira oculta. Edward Pickering descobriu o primeiro binário espectroscópico em 1899, quando observou a divisão periódica das linhas espectrais da estrela Mizar em um período de 104 dias. Observações detalhadas de muitos sistemas estelares binários foram coletadas por astrônomos como Friedrich Georg Wilhelm von Struve e S. W. Burnham, permitindo que as massas das estrelas fossem determinadas a partir do cálculo de elementos orbitais. A primeira solução para o problema de derivar uma órbita de estrelas binárias a partir de observações telescópicas foi feita por Felix Savary em 1827. Em 1847, Maria Mitchell descobriu um cometa usando um telescópio.
Século 20
Com o acúmulo de grandes conjuntos de dados astronômicos, equipes como a Harvard Computers ganharam destaque, o que levou muitas astrônomas do sexo feminino, anteriormente relegadas a assistentes de astrônomos do sexo masculino, a ganhar reconhecimento no campo. O Observatório Naval dos Estados Unidos (USNO) e outras instituições de pesquisa em astronomia contrataram "computadores" humanos, que realizaram os cálculos tediosos enquanto os cientistas realizavam pesquisas que exigiam mais conhecimento prévio. Uma série de descobertas neste período foram originalmente observadas pelas mulheres "computadores" e reportados aos seus superiores. Henrietta Swan Leavitt descobriu a relação de período-luminosidade da estrela variável cefeida, que ela desenvolveu em um método de medição de distância fora do Sistema Solar.
Veterana da Harvard Computers, Annie J. Cannon desenvolveu a versão moderna do esquema de classificação estelar durante o início dos anos 1900 (O B A F G K M, baseado na cor e temperatura), classificando manualmente mais estrelas durante a vida do que qualquer outra pessoa (cerca de 350.000). O século XX viu avanços cada vez mais rápidos no estudo científico das estrelas. Karl Schwarzschild descobriu que a cor de uma estrela e, portanto, sua temperatura, poderia ser determinada comparando a magnitude visual com a magnitude fotográfica. O desenvolvimento do fotômetro fotoelétrico permitiu medições precisas de magnitude em vários intervalos de comprimento de onda. Em 1921, Albert A. Michelson fez as primeiras medições de um diâmetro estelar usando um interferômetro no telescópio Hooker no Mount Wilson Observatory.
Importantes trabalhos teóricos sobre a estrutura física das estrelas ocorreram durante as primeiras décadas do século XX. Em 1913, o diagrama de Hertzsprung-Russell foi desenvolvido, impulsionando o estudo astrofísico das estrelas. Em Potsdam, em 1906, o astrônomo dinamarquês Ejnar Hertzsprung publicou os primeiros gráficos de cor versus luminosidade para essas estrelas. Esses gráficos mostraram uma sequência proeminente e contínua de estrelas, que ele chamou de Sequência Principal. Na Universidade de Princeton, Henry Norris Russell traçou os tipos espectrais dessas estrelas contra sua magnitude absoluta e descobriu que as estrelas anãs seguiam uma relação distinta. Isso permitiu que o brilho real de uma estrela anã fosse previsto com razoável precisão. Modelos de sucesso foram desenvolvidos para explicar o interior das estrelas e a evolução estelar. Cecilia Payne-Gaposchkin propôs pela primeira vez que as estrelas eram feitas principalmente de hidrogênio e hélio em sua tese de doutorado de 1925. Os espectros das estrelas foram melhor compreendidos por meio de avanços na física quântica. Isso permitiu que a composição química da atmosfera estelar fosse determinada. Como modelos evolutivos de estrelas foram desenvolvidos durante a década de 1930, Bengt Strömgren introduziu o termo diagrama de Hertzsprung-Russell para denotar um diagrama de classe espectral de luminosidade. Um esquema refinado para a classificação estelar foi publicado em 1943 por William Wilson Morgan e Philip Childs Keenan.
A existência da nossa galáxia, a Via Láctea, como um grupo separado de estrelas só foi comprovada no século 20, juntamente com a existência de estrelas "externas" galáxias, e logo depois, a expansão do universo visto na recessão da maioria das galáxias de nós. O "Grande Debate" entre Harlow Shapley e Heber Curtis, na década de 1920, tratava da natureza da Via Láctea, das nebulosas espirais e das dimensões do universo.
Com o advento da física quântica, a espectroscopia foi ainda mais refinada.
Descobriu-se que o Sol fazia parte de uma galáxia composta por mais de 1010 estrelas (10 bilhões de estrelas). A existência de outras galáxias, uma das questões do grande debate, foi resolvida por Edwin Hubble, que identificou a nebulosa de Andrômeda como uma galáxia diferente, e muitas outras a grandes distâncias e se afastando, se afastando de nossa galáxia.
A cosmologia física, disciplina que tem uma grande interseção com a astronomia, fez grandes avanços durante o século XX, com o modelo do Big Bang quente fortemente apoiado pelas evidências fornecidas pela astronomia e pela física, como os redshifts de muito distantes galáxias e fontes de rádio, radiação cósmica de fundo em micro-ondas, lei de Hubble e abundâncias cosmológicas de elementos.
Historiadores da astronomia
- Willy Hartner, Otto Neugebauer, B. L. van der Waerden
- Bolsas presentes. Stephen G. Brush, Stephen J. Dick, Owen Gingerich, Bruce Stephenson, Michael Hoskin, Alexander R. Jones, Curtis A. Wilson
- Astronomer-históricos. J. B. J. Delambre, J. L. E. Dreyer, Donald Osterbrock, Carl Sagan, F. Richard Stephenson
Diários arbitrados
- DIO: O Jornal Internacional de História Científica
- Jornal para a História da Astronomia
- Journal of Astronomical History and Heritage