Astronomia é a ciência natural que estuda os corpos celestes e os fenômenos que ocorrem no cosmo. Ela usa a matemática, a física e a química para explicar sua origem e evolução. Entre seus objetos de estudo estão planetas, satélites naturais, estrelas, nebulosas, galáxias, meteoroides, asteroides e cometas. Os fenômenos estudados incluem explosões de supernovas, erupções de raios gama, quasares, blazares, pulsares e a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. De modo geral, a astronomia estuda tudo o que se origina além da atmosfera terrestre. A cosmologia é o ramo da astronomia que estuda o Universo como um todo.
A astronomia é uma das ciências naturais mais antigas. As primeiras civilizações da história escrita observavam o céu noturno de maneira sistemática. Entre elas estavam os egípcios, os babilônios, os gregos, os indianos, os chineses, os maias e muitos dos antigos povos indígenas das Américas. No passado, a astronomia abrangia a astrometria, a navegação astronômica, a astronomia observacional e a elaboração de calendários.
A astronomia é uma das poucas ciências em que amadores participam ativamente da pesquisa, sobretudo na descoberta e na observação de eventos transitórios. Astrônomos amadores participaram de muitas descobertas, como a de novos cometas.
Astronomia vem do grego antigo ἀστρονομία, formado por ἄστρον, astron, "estrela", e -νομία, -nomia, de νόμος, nomos, "lei" ou "regra", e significa o estudo dos corpos celestes. A astronomia não deve ser confundida com a astrologia, um sistema de crenças que afirma haver uma relação entre os assuntos humanos e a posição dos corpos celestes. As duas áreas têm uma origem comum, mas se separaram. A astronomia se apoia na física, ao contrário da astrologia.
Uso dos termos "astronomia" e "astrofísica"
Os termos "astronomia" e "astrofísica" são usados em grande parte como sinônimos. Nos dicionários, "astronomia" é "o estudo dos objetos e da matéria fora da atmosfera terrestre e de suas propriedades físicas e químicas", enquanto "astrofísica" é o ramo da astronomia que estuda "o comportamento, as propriedades físicas e os processos dinâmicos dos objetos e fenômenos celestes". Em alguns usos, como no prefácio do livro introdutório The Physical Universe, de Frank Shu, "astronomia" designa o estudo qualitativo do tema, e "astrofísica", a abordagem centrada na física. Nesse sentido, áreas como a astrometria pertencem apenas à astronomia. A escolha entre "astronomia" e "astrofísica" no nome de um departamento de pesquisa pode depender de sua vinculação histórica a um departamento de física, e muitos astrônomos profissionais são formados em física. No uso corrente, os dois termos são frequentemente intercambiáveis.
A astronomia começou a se desenvolver a partir de necessidades práticas, como a elaboração de calendários agrícolas. Sítios arqueológicos anteriores à escrita, como Stonehenge, mostram que já havia interesse pela observação dos astros. O disco celeste de Nebra também remonta a esse interesse. Nele foram incrustados símbolos interpretados como o Sol, a Lua e estrelas, entre elas um grupo de sete estrelas. Em Nabta Plaia, no Alto Egito, estruturas megalíticas formavam arranjos de calendário astronômico alinhados ao nascer helíaco de Sirius, usados para ajustar o calendário anual à cheia do Nilo.
Civilizações do Egito, da Mesopotâmia, da Grécia, da Índia e da China construíram observatórios e desenvolveram ideias sobre a natureza do Universo, além de calendários e instrumentos astronômicos. Esse desenvolvimento ocorreu de forma independente, com trocas entre as civilizações. Os babilônios começaram a desenvolver uma astronomia matemática e científica que forneceu as bases para o estudo dos astros em outras civilizações. Eles descobriram que os eclipses lunares se repetiam no ciclo de Saros, de 223 meses sinódicos.
Depois dos babilônios, a astronomia avançou na Grécia Antiga e no mundo helenístico. Os gregos buscavam explicações racionais e físicas para os fenômenos celestes. No século IV a.C., Heráclides do Ponto foi o primeiro a propor que a Terra gira em torno de seu próprio eixo. No século III a.C., Aristarco de Samos estimou o tamanho e a distância da Lua e do Sol. Ele propôs um modelo do Sistema Solar em que a Terra e os planetas giravam ao redor do Sol, chamado heliocêntrico. No século II a.C., Hiparco calculou o tamanho e a distância da Lua e inventou alguns dos primeiros instrumentos astronômicos conhecidos, como o astrolábio. Ele também observou um pequeno deslocamento das posições dos equinócios e solstícios em relação às estrelas fixas, causado pela precessão. Hiparco elaborou um catálogo de 1.020 estrelas, e a maior parte das constelações do hemisfério norte deriva da astronomia grega. A máquina de Anticítera, datada de aproximadamente 150 a 80 a.C., era um computador analógico construído para calcular a posição do Sol, da Lua e dos planetas em determinada data. Artefatos tecnológicos de igual elaboração só voltaram a surgir no século XIV, com os relógios astronômicos mecânicos europeus.
Depois do período grego clássico, predominou o modelo geocêntrico do Universo, também chamado sistema ptolomaico, em referência a Cláudio Ptolemeu. Seu tratado de astronomia em 13 volumes, chamado Almagesto na tradução árabe, foi a principal obra de consulta por mais de mil anos. Nesse sistema, a Terra ficava no centro do Universo, e o Sol, a Lua e as estrelas giravam ao seu redor. Embora tenha sido abandonado, o modelo fornecia as previsões mais precisas de que se dispunha sobre as posições dos corpos celestes.
A chegada da astronomia helenística à Índia, por meio do comércio e de contatos culturais, abriu uma nova fase da astronomia indiana nos primeiros séculos da era cristã. Os conhecimentos locais anteriores, como os reunidos no Vedāṅga Jyotiṣa, forneciam as bases dos calendários. Os modelos astronômicos gregos foram incorporados por estudiosos como Ariabata, Varahamihira e Brahmagupta. Ariabata aperfeiçoou os métodos de cálculo dos movimentos planetários e dos eclipses. Nos séculos finais da Idade Média, a escola de Querala refinou as técnicas de observação e tornou mais precisos os cálculos planetários e de eclipses.
A astronomia se desenvolveu no mundo islâmico medieval, onde já havia observatórios no início do século IX. Em 964, o astrônomo persa muçulmano Abd al-Rahman al-Sufi apresentou a galáxia de Andrômeda, a maior galáxia do Grupo Local, em seu Livro das estrelas fixas. A supernova SN 1006, o evento estelar de maior brilho aparente dos últimos mil anos, foi observada pelo astrônomo árabe egípcio Ali ibn Ridwan e por astrônomos chineses em 1006. O estudioso iraniano Albiruni observou que o apogeu do Sol se deslocava, ao contrário do que propunha Ptolemeu, que o julgava fixo. Os astrônomos árabes deram nomes a muitas estrelas que ainda são usados.
As ruínas do Grande Zimbábue e de Tombuctu podem ter abrigado observatórios astronômicos. Na África Ocidental do período pós-clássico, os astrônomos estudavam o movimento das estrelas e sua relação com as estações do ano. Elaboravam cartas celestes e diagramas das órbitas dos outros planetas por meio de cálculos matemáticos. O historiador songai Mahmud Kati registrou uma chuva de meteoros em 1583.
Na Europa medieval, Richard de Wallingford, que viveu de 1292 a 1336, inventou o primeiro relógio astronômico e o Rectangulus, que permitia medir ângulos entre planetas e outros corpos celestes. Ele também criou um equatório chamado Albion, usado em cálculos astronômicos, como os das longitudes da Lua, do Sol e dos planetas. Nicole Oresme, que viveu de 1320 a 1382, discutiu os indícios de rotação da Terra. Jean Buridan, que viveu de 1300 a 1361, desenvolveu a teoria do ímpeto para explicar os movimentos, inclusive os dos corpos celestes.
Por mais de seis séculos, da recuperação do saber antigo no fim da Idade Média ao Iluminismo, a Igreja Católica provavelmente ofereceu mais apoio financeiro e social ao estudo da astronomia do que todas as outras instituições. Um de seus motivos era determinar a data da Páscoa.