ประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องมือมากขึ้นเรื่อยๆ ที่ทำให้สามารถเพิ่มความแม่นยำของการสังเกตการณ์ ความสามารถในการวิจัยเกี่ยวกับเทห์ฟากฟ้าในระยะที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยตาเปล่าของมนุษย์

ในประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์ สังเกตได้ 4 ขั้นตอนหลัก มีลักษณะการสังเกตต่างกัน ในระยะแรก ผู้คนเรียนรู้ที่จะกำหนดเวลาและวัดมุมระหว่างผู้ทรงคุณวุฒิบนทรงกลมท้องฟ้าโดยใช้อุปกรณ์พิเศษโดยใช้อุปกรณ์พิเศษซึ่งสืบย้อนไปถึงสมัยโบราณ การเพิ่มความแม่นยำของการอ่านทำได้โดยการเพิ่มขนาดของเครื่องมือเป็นหลัก ส่วนขั้นที่ 2 มีอายุย้อนไปถึงต้นศตวรรษที่ 17 และเกี่ยวข้องกับการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์และการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยความสามารถของตาในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ด้วยการนำการวิเคราะห์สเปกตรัมและการถ่ายภาพมาใช้ในการฝึกสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ขั้นตอนที่สามได้เริ่มขึ้นแล้ว Astrographs และ spectrographs ทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับ เคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของเทห์ฟากฟ้าและธรรมชาติของมัน พัฒนาการด้านวิศวกรรมวิทยุ อิเล็กทรอนิกส์ และอวกาศในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นำไปสู่การเกิดขึ้นของดาราศาสตร์วิทยุและดาราศาสตร์นอกบรรยากาศซึ่งเป็นระยะที่ 4

เครื่องมือทางดาราศาสตร์ชิ้นแรกถือได้ว่าเป็นเสาแนวตั้งที่ยึดติดกับแท่นแนวนอน - โนมอน ซึ่งทำให้สามารถกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์ได้เป็นเวลาหลายศตวรรษ เมื่อทราบความยาวของโนมอนและเงาแล้ว ไม่เพียงแต่สามารถกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงทิศทางของเส้นเมอริเดียนอีกด้วย กำหนดวันเริ่มต้นของฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง Equinoxes และฤดูหนาวและฤดูร้อน .

การพัฒนาการออกแบบเครื่องมือทางดาราศาสตร์ในประเทศจีนตั้งแต่สมัยโบราณดำเนินไป เห็นได้ชัดว่าไม่ขึ้นกับงานที่คล้ายกันใน Bl และ พ. ตะวันออกและตะวันตก. ดังนั้นในศตวรรษที่ 7 ปีก่อนคริสตกาล ในประเทศจีน gnomon ถูกใช้ในอาณาจักรของ Lu แล้ว ในสมัยกรีกโบราณ โนมอนใช้ Anaximander (610-540 ปีก่อนคริสตกาล) ในอีกไม่กี่ทศวรรษต่อมา โนมอนจีนโบราณเป็นเสาติดตั้งในแนวตั้งสูงประมาณ 1.5-2 ม. โดยมีฐานสี่เหลี่ยมยาวที่ฐาน ซึ่งส่วนต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการวัดถูกวาดขึ้น ตามความยาวของเงาเที่ยงบนไซต์นี้ ช่วงเวลาของครีษมายัน วิษุวัตถูกกำหนด

โนมอนจีนโบราณ

ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับเครื่องมือทางดาราศาสตร์กรีกโบราณกลายเป็นสมบัติของคนรุ่นต่อ ๆ ไปด้วย "อัลมาเกสต์",ซึ่งร่วมกับวิธีการและผลการสังเกตทางดาราศาสตร์ K. Ptolemy ให้คำอธิบายเกี่ยวกับเครื่องมือทางดาราศาสตร์ - gnomon, ทรงกลม armillary, astrolabe, ควอแดรนต์, ไม้บรรทัดพารัลแลกซ์ - ซึ่งใช้โดยบรรพบุรุษของเขา (โดยเฉพาะ Hipparchus ) และสิ่งที่เขาสร้างขึ้น เครื่องมือเหล่านี้จำนวนมากได้รับการขัดเกลาเพิ่มเติมและใช้งานมานานหลายศตวรรษ

ควอแดรนต์ยังเป็นของเครื่องมือโกนิโอเมตริกแบบเก่าอีกด้วย ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด จตุภาคคือกระดานแบนที่มีรูปร่างเป็นวงกลมหนึ่งในสี่ส่วนหารด้วยองศา ไม้บรรทัดที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งมีไดออปเตอร์สองตัวหมุนอยู่ใกล้ศูนย์กลางของวงกลมนี้

ทรงกลม Armillary ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในดาราศาสตร์โบราณ - แบบจำลองของทรงกลมท้องฟ้าที่มีจุดและวงกลมที่สำคัญที่สุด: ขั้วและแกนของโลก, เส้นเมริเดียน, ขอบฟ้า, เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าและสุริยุปราคา ในตอนท้ายของศตวรรษที่สิบหก เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำและสง่างามที่สุดถูกสร้างขึ้นโดย T. Brahe นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ทรงกลมแขนของมันถูกดัดแปลงเพื่อวัดพิกัดทั้งแนวนอนและเส้นศูนย์สูตรของผู้ทรงคุณวุฒิ อาร์มิลลารีที่สมบูรณ์ที่สุดที่รู้จักมากที่สุดคืออันที่สร้างขึ้นในเมืองอเล็กซานเดรียในปีค.ศ. 140 อุตุนิยมวิทยาที่มีเก้าวง อย่างไรก็ตาม โลกตะวันตกมีทรงกลมอาร์มิลลารีแบบเรียบง่ายกว่า ปโตเลมีพูดถึงสามเครื่องมือดังกล่าว โดยพบว่าในช่วงปี 146-127 ปีก่อนคริสตกาล วงแขนสี่วงถูกใช้โดย Hipparchus

เครื่องมือซึ่งแสดงถึงขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาเครื่องมือทางดาราศาสตร์เหนือทรงกลมอาร์มิลลารีคือแรงบิดที่คิดค้นโดยชาวอาหรับ ในอุปกรณ์นี้ วงแหวนจะไม่ซ้อนกัน แต่ติดตั้งบนขาตั้งแยกต่างหาก ซึ่งสะดวกและสมบูรณ์แบบกว่าในทรงกลม armillary ซึ่งวงแหวนทั้งหมดมีศูนย์กลาง

“เครื่องดนตรีอย่างง่าย” ที่มีชื่อเสียงคือ Gou Shoujing Torquetum ซึ่งผลิตในปี 1270 และปัจจุบันอยู่ที่หอดูดาว Purple Mountain ในหนานจิง ประเทศจีน

J. Needham ชี้ให้เห็นว่า "Simplified Device" - เจียนยี่ Guo Shoujing เป็นผู้บุกเบิกการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ในเส้นศูนย์สูตรทั้งหมด ในความเห็นของเขา ความรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์ของอุปกรณ์นี้ในอีกสามศตวรรษต่อมามาถึงนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Tycho Brahe และนำเขาไปสู่ดาราศาสตร์เส้นศูนย์สูตรและการออกแบบเครื่องมือที่เกี่ยวข้อง สำหรับการถ่ายทอดแนวคิดของแรงบิดเส้นศูนย์สูตรจากประเทศจีน เจ นีดแฮมเชื่อว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นผ่านชาวอาหรับไปยังนักคณิตศาสตร์ แพทย์ และนักดาราศาสตร์ชาวเฟลมิชชื่อดัง Gemma Frisius ในปี ค.ศ. 1534 และจากเขาไปยัง Tycho Brahe และในช่วงหลังและผู้สืบทอดของเขา โยฮันเนส เคปเลอร์ ดาราศาสตร์ยุโรปสมัยใหม่ได้กลายเป็นเส้นศูนย์สูตรในลักษณะของจีน ควรสังเกตว่าตั้งแต่สมัยของ Guo Shoujing ไม่มีความคืบหน้าที่สำคัญเพิ่มเติมในอุปกรณ์ของการติดตั้งเส้นศูนย์สูตรที่ทันสมัยของเรา

ในช่วงยุคกลางตอนต้น นักวิทยาศาสตร์จากเอเชียใกล้ ตะวันออกกลาง และเอเชียกลางรับรู้ถึงความสำเร็จของนักดาราศาสตร์กรีกโบราณ ซึ่งได้ปรับปรุงเครื่องมือของพวกเขาและพัฒนาการออกแบบดั้งเดิมจำนวนมาก มีผลงานที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับการใช้ดวงดาวและการออกแบบบนนาฬิกาแดดและโนมอน เขียนโดย al-Khwarizmi, al-Fergani, al-Khodjandi, al-Biruni และอื่นๆ c) และหอดูดาวซามาร์คันด์ (Ulugbek, 15 c) ซึ่งมีเสกแกนยักษ์มีรัศมีประมาณ40 เมตร

ผ่านสเปนและอิตาลีตอนใต้ ความสำเร็จของนักดาราศาสตร์เหล่านี้กลายเป็นที่รู้จักในภาคเหนือของอิตาลี เยอรมนีอังกฤษและ ฝรั่งเศส.ในศตวรรษที่ 15-16 นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปใช้พร้อมกับเครื่องมือที่พวกเขาออกแบบเองซึ่งอธิบายโดยนักวิทยาศาสตร์ของตะวันออก เครื่องมือของ G. Purbach, Regiomontana (I. Müller) และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Tycho Brahe และ J. Hevelius ผู้สร้างเครื่องมือดั้งเดิมที่มีความแม่นยำสูงมากมาย กลายเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง

นักดาราศาสตร์ คลอเดียส ปโตเลมี ซึ่งทำงานในอเล็กซานเดรียในคริสต์ศตวรรษที่ 2 e. สรุปงานของนักดาราศาสตร์กรีกโบราณ ภาพหลักของฮิปปาชูส รวมถึงการสังเกตของเขาเอง และสร้างทฤษฎีการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่สมบูรณ์แบบโดยอิงจาก ระบบ geocentric ของโลกของอริสโตเติล.

คลอดิอุส ปโตเลมี (Κλαύδιος Πτολεμαῖος , ลาด. ปโตเลเมอุส) ไม่บ่อยปโตเลมี (Πτολομαῖος, Ptolomaeus) (ค. 87-c. 165) - นักดาราศาสตร์กรีกโบราณ, โหราศาสตร์, นักคณิตศาสตร์, ช่างแว่นตา, นักทฤษฎีดนตรีและนักภูมิศาสตร์ในช่วงเวลา 127 ถึง 151 เขาอาศัยอยู่ในอเล็กซานเดรียซึ่งเขาได้ดำเนินการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์

แม้ว่าที่จริงแล้ว Claudius Ptolemy จะเป็นหนึ่งในบุคคลที่ใหญ่ที่สุดในดาราศาสตร์ในยุคกรีกโบราณ แต่ก็ไม่มีการเอ่ยถึงชีวิตและผลงานของเขาในนักเขียนร่วมสมัย

คอลเลกชันของความรู้ทางดาราศาสตร์ของกรีกโบราณและบาบิโลน ปโตเลมีสรุปไว้ในงานของเขา "การก่อสร้างที่ยิ่งใหญ่" หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ "อัลมาเกสต์"(ชาวอาหรับนำงานของเขามาสู่ชาวยุโรป ดังนั้นมันจึงฟังดูแปลจากภาษากรีก "megistos" - ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด) - งานหนังสือ 13 เล่ม

"อัลมาเกสต์" กำหนดออก ระบบ geocentric ของโลกตามที่โลกอยู่ในศูนย์กลางของจักรวาลและเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดโคจรรอบมัน

โมเดลนี้มีพื้นฐานมาจากการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของ Eudoxus of Cnidus, Hipparchus, Apollonius of Perga และ Ptolemy เอง และวัสดุที่ใช้ได้จริงคือตารางทางดาราศาสตร์ของฮิปปาชูส ซึ่งอาศัยบันทึกของนักดาราศาสตร์ชาวบาบิโลน นอกเหนือจากการสังเกตของชาวกรีก

บทบัญญัติสำคัญที่สร้างระบบปโตเลมี

• นภาเป็นทรงกลมหมุน
• โลกเป็นลูกบอลที่ศูนย์กลางของโลก
• โลกถือได้ว่าเป็นจุดเมื่อเทียบกับระยะห่างจากทรงกลมของดาวฤกษ์คงที่
• โลกไม่นิ่ง

ปโตเลมียืนยันตำแหน่งของเขาโดยการทดลอง เขาไม่รู้จักความคิดเห็นและมุมมองอื่น

เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของผู้ทรงคุณวุฒิ

ดาวเคราะห์แต่ละดวงตามปโตเลมีเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในวงกลม (epicycle) ซึ่งจุดศูนย์กลางจะเคลื่อนที่ในวงกลมที่แตกต่างกัน (เลื่อนออกไป) ทำให้สามารถอธิบายความไม่สม่ำเสมอที่ชัดเจนของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาวเคราะห์ได้ในระดับหนึ่ง

สำหรับดวงจันทร์และดาวเคราะห์ ปโตเลมีแนะนำเพิ่มเติม defferents, epicycles, นอกรีตและการแกว่งของวงโคจรซึ่งเป็นผลมาจากตำแหน่งของดาวทุกดวงถูกกำหนดด้วยข้อผิดพลาดที่เล็กน้อยในเวลานั้น - ประมาณ 1 ° สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ในการคำนวณของดาวเคราะห์ ephemeris มาเป็นเวลานาน (stellar ephemeris - ตารางตำแหน่งที่มองเห็นได้ของดวงดาว) แต่ตามทฤษฎีของปโตเลมี ระยะห่างจากดวงจันทร์และขนาดที่เห็นได้ชัดของดวงจันทร์น่าจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ซึ่งไม่ได้สังเกตกันจริงๆ นอกจากนี้ ภายในกรอบของ geocentrism ยังอธิบายไม่ได้ว่าทำไมรอบระยะเวลาฐานของ epicycle แรกสำหรับดาวเคราะห์ชั้นบนคือหนึ่งปีพอดี และทำไมดาวพุธและดาวศุกร์ไม่เคยเคลื่อนที่ไกลจากดวงอาทิตย์ โดยโคจรรอบโลกตามจังหวะของมัน

การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ไปตามเส้นทางที่เลื่อนออกไปในปโตเลมีดูเหมือนจะไม่เท่ากันไม่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของตัวเลื่อน แต่สัมพันธ์กับจุดเอกพจน์ที่สมมาตรกับจุดศูนย์กลางของโลกเมื่อเทียบกับศูนย์กลางของวัตถุที่เลื่อนออกไป

แคตตาล็อกดาว

ปโตเลมีเสริมแคตตาล็อกตัวเอกของ Hipparchus; จำนวนดาวในนั้นเพิ่มขึ้นเป็น 1,022 ตำแหน่งของดวงดาวจากแคตตาล็อกของ Hipparchus Ptolemy ดูเหมือนจะได้รับการแก้ไขแล้ว ( precession- ปรากฏการณ์ที่โมเมนตัมเชิงมุมของร่างกายเปลี่ยนทิศทางในอวกาศภายใต้อิทธิพลของโมเมนต์แรงภายนอก) ค่าที่ไม่ถูกต้องคือ 1˚ ต่อศตวรรษ (ค่าที่ถูกต้องคือ ~ 1˚ ใน 72 ปี)

การเบี่ยงเบนการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์

"อัลมาเกสต์" มีคำอธิบายปรากฏการณ์การเบี่ยงเบนของดวงจันทร์จากดวงจันทร์ทรงกลมที่ค้นพบโดยปโตเลมี เขาให้ลักษณะทางโหราศาสตร์ที่เรียกว่า "ดาวคงที่"

เครื่องมือทางดาราศาสตร์ของปโตเลมี

เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ปโตเลมีใช้ยังอธิบายไว้ที่นี่: ทรงกลมแขน (astrolabon)- เครื่องมือสำหรับกำหนดพิกัดสุริยุปราคาของเทห์ฟากฟ้า triquetrumสำหรับวัดระยะทางเชิงมุมบนท้องฟ้า ไดออปเตอร์สำหรับวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ จตุภาคและวงกลมเมริเดียนสำหรับวัดความสูงของดวงดาวเหนือขอบฟ้า และวงแหวนวิษุวัตสำหรับการสังเกตเวลาวิษุวัต

ปัญหาทางคณิตศาสตร์สำหรับการคำนวณทางดาราศาสตร์

ใน "อัลมาเกสต์" ปัญหาทางคณิตศาสตร์บางข้อได้รับการแก้ไขซึ่งมีความสำคัญในทางปฏิบัติสำหรับการคำนวณทางดาราศาสตร์: มีการสร้างตารางคอร์ดที่มีขั้นตอนครึ่งองศาขึ้น ทฤษฎีบทเกี่ยวกับคุณสมบัติของรูปสี่เหลี่ยมได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อว่า ทฤษฎีบทปโตเลมี (สามารถอธิบายวงกลมรอบรูปสี่เหลี่ยมได้ก็ต่อเมื่อผลคูณของเส้นทแยงมุมเท่ากับผลรวมของผลิตภัณฑ์ของด้านตรงข้าม)

วิธีการคำนวณของปโตเลมีจากแหล่งกำเนิดของชาวบาบิโลน: ใช้เศษส่วนหกเท่า, มุมเต็มหารด้วย 360 องศา, สัญลักษณ์ศูนย์พิเศษถูกนำมาใช้สำหรับตัวเลขว่าง ฯลฯ

สำหรับการคำนวณทางดาราศาสตร์ ปฏิทินอียิปต์โบราณแบบเคลื่อนย้ายได้ซึ่งมีความยาวคงที่ของปีคือ 365 วัน

ก่อนการถือกำเนิดของระบบเฮลิโอเซนทริค "อัลมาเกสต์" ยังคงเป็นงานดาราศาสตร์ที่สำคัญที่สุด หนังสือของปโตเลมีได้รับการศึกษาและแสดงความคิดเห็นทั่วโลกที่มีอารยะธรรม ในศตวรรษที่ VIII มันถูกแปลเป็นภาษาอาหรับ และอีกหนึ่งศตวรรษต่อมาก็มาถึงยุโรปยุคกลาง ระบบ heliocentric ของโลกของปโตเลมีครอบงำดาราศาสตร์จนถึงศตวรรษที่ 16 เช่น เกือบ 15 ศตวรรษ

แต่งานของเขาถูกวิพากษ์วิจารณ์ซ้ำแล้วซ้ำเล่า และในปี 1977 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Robert Russell Newton ได้ตีพิมพ์หนังสือ The Crime of Claudius Ptolemy ซึ่งเขากล่าวหาว่าปโตเลมีปลอมแปลงข้อมูลรวมถึงส่งต่อความสำเร็จของ Hipparchus ในฐานะของเขาเอง

แต่นักวิทยาศาสตร์ถือว่าข้อกล่าวหาเหล่านี้ไม่มีมูลความจริง เนื่องจากการวิเคราะห์ข้อมูลของปโตเลมีในงาน "อัลมาเกสต์" แสดงให้เห็นว่าส่วนสำคัญของสิ่งเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับดาวที่สว่างที่สุดเป็นของปโตเลมีเอง

ผลงานอื่นๆ ของ ปโตเลมี

เขาเขียนบทความเกี่ยวกับดนตรี « ฮาร์โมนิก" ซึ่งพระองค์ทรงสร้างทฤษฎีความปรองดองในตำรา "เลนส์" ทดลองตรวจสอบการหักเหของแสงที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับน้ำและอากาศกับกระจก และเสนอกฎการหักเหของแสงเอง (ประมาณตอบสนองได้เฉพาะในมุมเล็ก ๆ เท่านั้น) เป็นครั้งแรกที่อธิบายการเพิ่มขึ้นของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์บนขอบฟ้าอย่างชัดเจนอย่างถูกต้องว่า ผลกระทบทางจิตวิทยา ในหนังสือ “สี่เล่ม” ปโตเลมีสรุปข้อสังเกตทางสถิติของเขาเกี่ยวกับอายุขัยของผู้คน: ตัวอย่างเช่น คนที่มีอายุ 56 ถึง 68 ปีถือเป็นผู้สูงอายุ และหลังจากนั้นเขาก็ถือว่าแก่แล้วเท่านั้น ในแรงงาน "ภูมิศาสตร์" เขาทิ้งคำแนะนำโดยละเอียดเพื่อรวบรวมแผนที่โลกพร้อมพิกัดที่แน่นอนของแต่ละจุด

ในสถานที่เหล่านั้นบนโลกที่มีอารยธรรมที่เก่าแก่ที่สุดถือกำเนิด เอกสารที่เป็นลายลักษณ์อักษรจำนวนมากรอดชีวิต จากที่ชัดเจนว่าดาราศาสตร์เริ่มพัฒนาพร้อมกับการถือกำเนิดของการเขียน การปรากฏตัวของการเขียนช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถรักษาข้อสังเกตและความรู้เกี่ยวกับโลกรอบตัวได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น ประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ที่เป็นลายลักษณ์อักษรมีอายุย้อนไปถึง III-II พันปีก่อนคริสต์ศักราช อี

ในตอนแรกดาราศาสตร์เชิงสังเกตพัฒนาขึ้นซึ่งถือเป็นส่วนหนึ่งของโหราศาสตร์ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของเทห์ฟากฟ้า มนุษย์ได้ประดิษฐ์โนมอนและปฏิทินดาราศาสตร์ สำหรับครีมของสิ่งนี้ เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุดรวมถึงอุปกรณ์เช่นสายดิ่งที่มีไม้บรรทัดที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ พวกเขาถูกส่งไปยังดวงอาทิตย์เพื่อกำหนดระยะห่างเชิงมุมจากจุดสุดยอด

การสะสมของการสังเกตและข้อมูลเกี่ยวกับกฎของปรากฏการณ์ท้องฟ้านำไปสู่การพัฒนาวิทยาศาสตร์ใหม่และในประเทศต่าง ๆ ให้ความสนใจกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ต่างๆ ผู้คนแก้ปัญหาเดียวกันโดยอธิบายการเคลื่อนไหวของผู้ทรงคุณวุฒิ แต่สิ่งสำคัญยังคงเป็นความแตกต่างทางเศรษฐกิจและสังคม วิถีชีวิตที่แตกต่างของสังคม รัฐที่ใหญ่ที่สุด (บาบิลอน อียิปต์ จีน) ได้พัฒนาความสัมพันธ์ทางการค้าและรัฐ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงมีอิทธิพลร่วมกันในด้านวิทยาศาสตร์

สถานะของบาบิโลนปรากฏขึ้นบนฝั่งของแม่น้ำยูเฟรตีส์ในช่วง 2 สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช อี ตามแหล่งที่เป็นลายลักษณ์อักษร ชาวบาบิโลนได้สังเกตท้องฟ้าในเวลานั้นอย่างเป็นระบบแล้ว ตอนแรกพวกเขาเพียงแค่บันทึกปรากฏการณ์ท้องฟ้าซึ่งพวกเขามองว่าเป็นเทพในดาว และเฉพาะในศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสต์ศักราช อี ดาราศาสตร์คณิตศาสตร์ของชาวบาบิโลนพัฒนาอย่างรวดเร็ว เธอใช้แบบจำลองและวิธีการที่ผิดปกติเพื่ออธิบายการเคลื่อนไหวของผู้ทรงคุณวุฒิ ประการแรก ชาวบาบิโลนเน้นที่ดวงจันทร์บนท้องฟ้า ตามด้วยซีเรียส โอไรออน และกลุ่มดาวลูกไก่ อธิบายดาวเหล่านี้ทั้งหมดบนแผ่นดินเหนียวย้อนหลังไปถึงสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช อี ในเวลาเดียวกันตำแหน่งอย่างเป็นทางการของนักดาราศาสตร์ในราชสำนักก็ปรากฏในบาบิโลน เขาสังเกตและบันทึกการเปลี่ยนแปลงและปรากฏการณ์ที่สำคัญที่สุดในท้องฟ้า

โดยการจัดระบบบันทึกทางดาราศาสตร์ทั้งหมด ชาวบาบิโลนได้ประดิษฐ์ปฏิทินจันทรคติ มันได้รับการปรับปรุงเล็กน้อยในภายหลัง ปฏิทินมี 12 เดือนตามจันทรคติของ Synodic 29 และ 30 วันที่แบ่งเท่า ๆ กัน ปีคือ 354 วัน ปีสุริยคติยังเป็นที่รู้จักของชาวบาบิโลน เพื่อให้ปฏิทินจันทรคติสอดคล้องกับปีนี้ พวกเขาจึงแทรกเดือนที่ 13 เป็นครั้งคราว

ตั้งแต่ 763 ปีก่อนคริสตกาล อี ชาวบาบิโลนได้รวบรวมรายการสุริยุปราคาเกือบครบชุด ต่อจากนั้น บันทึกเหล่านี้ถูกใช้โดยปโตเลมี ส่วนแทรกปฏิทิน การทำนายอุปราคา และความต้องการอื่นๆ ล้วนจำเป็นต่อการพัฒนาคณิตศาสตร์ ความสำเร็จทางคณิตศาสตร์ของชาวบาบิโลนสูงมาก พวกเขาคุ้นเคยกับ stereometry มานานก่อนที่ชาวกรีกจะสร้างทฤษฎีบทซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "ทฤษฎีบทพีทาโกรัส" ในศตวรรษที่สี่ก่อนคริสต์ศักราช อี ในบาบิโลน มีการประดิษฐ์ระบบพิกัดท้องฟ้าสุริยุปราคา ในสถานที่เดียวกัน นักดาราศาสตร์ได้รวบรวมตาราง lunar ephemeris ซึ่งแสดงตำแหน่งของดวงจันทร์ได้อย่างแม่นยำ

รัฐอียิปต์ตามที่นักประวัติศาสตร์เชื่อว่ามีอยู่แล้วในสหัสวรรษที่สี่ก่อนคริสต์ศักราช อี สิ่งจูงใจสำหรับความสนใจของชาวอียิปต์ในการศึกษาท้องฟ้าคือ เกษตรกรรม ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับน้ำท่วมของแม่น้ำไนล์ น้ำท่วมเกิดขึ้นเป็นระยะๆ ในบางฤดูกาล และชาวอียิปต์สังเกตเห็นทันทีว่ามีความเกี่ยวข้องกับความสูงเที่ยงวันของดวงอาทิตย์ ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มบูชาดวงอาทิตย์เป็นเทพเจ้าหลักรา

ในอียิปต์มีการก่อตั้งการปกครองของฟาโรห์ซึ่งสามัญชนได้นับถือ ฟาโรห์กำหนดตำแหน่งของนักดาราศาสตร์ในราชสำนักและปฏิบัติตามการพัฒนาของวิทยาศาสตร์อย่างรอบคอบ ซึ่งไม่เพียงแต่นำไปใช้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเป้าหมายทางเศรษฐกิจและสังคมและการเมืองด้วย นอกจากนี้ นักบวชและเจ้าหน้าที่พิเศษที่เก็บบันทึกยังมีส่วนร่วมในดาราศาสตร์อีกด้วย

ตามตำนานของอียิปต์ ดวงอาทิตย์เกิดขึ้นจากดอกบัว ซึ่งในที่สุดก็โผล่ออกมาจากความโกลาหลที่เป็นน้ำหลัก เกือบตั้งแต่จุดเริ่มต้นของอารยธรรม ชาวอียิปต์มีภาพเกี่ยวกับศาสนาและตำนานของโลกซึ่งมีพื้นฐานทางดาราศาสตร์ ตามความเห็นของพวกเขา โลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ซึ่งดวงดาวทุกดวงโคจรรอบ และดาวพุธและดาวศุกร์ก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วย

ดาราศาสตร์ตอนปลายสืบทอดมาจากชาวอียิปต์ปฏิทิน 365 วันโดยไม่มีการแทรก นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปใช้จนถึงศตวรรษที่ 16

ดาราศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ยังเป็นที่รู้จักในประเทศจีน ประมาณ 2-1 สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช อี นักดาราศาสตร์จีนแบ่งท้องฟ้าออกเป็น 28 กลุ่มดาว โดยที่ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์เคลื่อนตัว จากนั้นพวกเขาก็ระบุทางช้างเผือกเรียกมันว่าเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่รู้จัก แคตตาล็อกดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดกว่า 800 ดวง รวบรวมโดย Gan Gong และ Shi Shen เมื่อประมาณ 355 ปีก่อนคริสตกาล อี ซึ่งเร็วกว่า Timocharis และ Aristilla ในกรีซประมาณหนึ่งร้อยปี ไม่นานนักดาราศาสตร์ชาวจีนผู้โด่งดัง Zhang Heng ได้แบ่งท้องฟ้าออกเป็น 124 กลุ่มดาวและบันทึกดาวที่มองเห็นได้ประมาณ 2.5 พันดวง

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช อี นาฬิกาแดดและนาฬิกาน้ำถูกนำมาใช้ในประเทศจีน การสำรวจทางดาราศาสตร์ทั้งหมดได้ดำเนินการจากจุดสังเกตการณ์พิเศษ

เช่นเดียวกับชนชาติอื่น ๆ ในสมัยโบราณ แนวคิดทั่วไปของจีนเกี่ยวกับจักรวาลมีพื้นฐานมาจากตำนาน ศูนย์กลางของโลกสำหรับพวกเขาคือจักรวรรดิจีน ("จักรวรรดิซีเลสเชียลหรือจักรวรรดิกลาง") โดยทั่วไป ประวัติของแนวความคิดเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาของจีนโบราณได้สืบทอดมาจนถึงปัจจุบันในพงศาวดารของราชวงศ์ตอนต้น ในเวลานี้ หลักคำสอนเรื่องธาตุ-ธาตุหลักทั้งห้าได้ถูกสร้างขึ้น นี่คือน้ำ ไฟ โลหะ ไม้ ดิน จำนวนขององค์ประกอบเกี่ยวข้องกับการแบ่งโบราณออกเป็นห้าทิศทางที่สำคัญและยังสอดคล้องกับจำนวนดาวของดาวเคราะห์ที่เคลื่อนที่ด้วย โดยสัญลักษณ์สามารถแสดงเป็นชุดค่าผสม: น้ำ - ดาวพุธ - เหนือ, ไฟ - ดาวอังคาร - ใต้, โลหะ - ดาวศุกร์ - ตะวันตก, ต้นไม้ - ดาวพฤหัสบดี - ตะวันออก, โลก - ดาวเสาร์ - ศูนย์กลาง นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบที่หก - ฉี (อากาศ, อีเธอร์)

ในศตวรรษที่ VIII-VII ก่อนคริสต์ศักราช อี ความคิดของการเปลี่ยนแปลงโดยทั่วไปในธรรมชาติและที่มาของจักรวาลนั้นเกิดขึ้น เชื่อกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นจากการต่อสู้ระหว่างหลักการที่ตรงกันข้ามสองหลักการ - บวก เบา ว่องไว ผู้ชาย (หยาง) และเชิงลบ มืด เฉยเมย หญิง (หยิน)

เนื่องจากจีนกลายเป็นประเทศปิดในที่สุด การพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์ รวมทั้งดาราศาสตร์ จึงชะลอตัวลง

อินเดียน่าสนใจไม่น้อย แหล่งข้อมูลที่เก่าแก่ที่สุดที่เล่าเกี่ยวกับกิจกรรมทางดาราศาสตร์ของชาวอินเดียนแดงโบราณคือแมวน้ำที่มีภาพเกี่ยวกับธีมในตำนานเกี่ยวกับจักรวาลวิทยา (ซึ่งมีอายุย้อนไปถึง 3 พันปีก่อนคริสตกาล) จารึกสั้น ๆ ที่มีอยู่ในนั้นยังไม่ได้ถอดรหัสมาจนถึงทุกวันนี้ แมวน้ำหมายถึงอารยธรรมอินเดียซึ่งมีเมืองหลักคือ Harappa, Mohenjo-Daro, Kalibangan ในช่วงศตวรรษที่ 17-16 ศูนย์กลางของวัฒนธรรมอินเดียอ่อนแอลงอย่างมากจากเหตุแผ่นดินไหวและความขัดแย้งภายใน และในที่สุดก็ถูกทำลายโดยชนเผ่าอารยันและชนเผ่าที่พูดภาษาอินโด-อิหร่าน ซึ่งก่อให้เกิดประชากรอินเดียในปัจจุบัน

มีเอกสารน้อยมากเกี่ยวกับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ในช่วงเวลาของวัฒนธรรมอินเดีย แต่ก็ยังเป็นไปได้ที่จะเข้าใจว่าแนวคิดของชาวอินเดียนแดงโบราณเกี่ยวกับจักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร วัตถุแรกของการศึกษาคือดวงอาทิตย์และลุค เช่นเดียวกับคนโบราณอื่น ๆ นักบวชมีส่วนร่วมในการวิจัยทางดาราศาสตร์ซึ่งต่อมาได้รวบรวมปฏิทิน ในนั้นเริ่มจากศตวรรษที่หกก่อนคริสต์ศักราช อี ในชื่อของวันในสัปดาห์ที่เจ็ดวันจะใช้ชื่อของผู้ทรงคุณวุฒิเคลื่อนที่ทั้งเจ็ด: วันแรกของดวงจันทร์, ที่สอง - ดาวอังคาร, ที่สาม - ดาวพุธ, ที่สี่ - ดาวพฤหัสบดี, ที่ห้า - ดาวศุกร์, ที่หก - ดาวเสาร์, ที่เจ็ด - ดวงอาทิตย์ การแบ่งเดือนออกเป็นสองส่วนทำให้ปฏิทินอียิปต์มีความคล้ายคลึงกัน ในดาราศาสตร์อินเดียโบราณ สิ่งเหล่านี้คือส่วนที่สว่างและส่วนมืด

ความคิดของชาวกรีกโบราณเกี่ยวกับจักรวาลได้รับอิทธิพลอย่างมากจากวัฒนธรรมก่อนหน้านี้ ได้แก่ อียิปต์ สุเมเรียน-บาบิโลน และอาจเป็นไปได้ว่าอินเดียโบราณ กรีซมีความเกี่ยวข้องกับอียิปต์ บาบิโลน และรัฐในตะวันออกกลาง

นักปรัชญาและนักดาราศาสตร์ชาวกรีกหลายคนมีส่วนร่วมในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ เป็นที่ทราบกันดีจากบทกวีของเฮเซียดและโฮเมอร์ว่ากลุ่มดาวหลายกลุ่มคุ้นเคยกับชาวกรีกโบราณ พวกเขายังสร้างตำนานเกี่ยวกับพวกเขาเกือบทั้งหมด

ปโตเลมี และโดยสิ้นเชิง - คลอดิอุส ปโตเลมี (Claudius Ptolemeus) เกิดระหว่าง 127-145 AD ในเมืองซานเดรีย (อียิปต์) นักดาราศาสตร์ นักภูมิศาสตร์ และนักคณิตศาสตร์ในสมัยโบราณ ซึ่งถือว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ("ระบบปโตเลมี") น่าเสียดายที่ปัจจุบันไม่ค่อยมีใครรู้จักชีวิตของเขา (ยกเว้นว่าราชวงศ์ปโตเลมีที่สถาปนาตัวเองในอียิปต์อันเป็นผลมาจากการพิชิตของอเล็กซานเดอร์มหาราชซึ่งมอบอียิปต์เป็นรางวัลแก่ผู้นำทางทหารที่โดดเด่นคนหนึ่งของเขา ราชินีอียิปต์ผู้โด่งดังคลีโอพัตราก็มีนามสกุลเช่นกัน ปโตเลมี... - S.A. Astakhov.)

ผลงานด้านดาราศาสตร์ของเขาถูกเก็บไว้ในหนังสือเล่มใหญ่ของเขา "ไวยากรณ์คณิตศาสตร์" ("Mathematical Gathering") ซึ่งในที่สุดก็กลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "Ho megas astronomos" ("Big Astronomer") อย่างไรก็ตาม ในศตวรรษที่ 9 นักดาราศาสตร์ชาวอาหรับใช้คำภาษากรีกว่า "Megiste" (ยอดเยี่ยม) เพื่ออ้างถึงหนังสือเล่มนี้ เมื่อเขียนบทความภาษาอาหรับที่ชัดเจน "อัล" (ความหมายอื่น - "ชอบ" ในภาษาอังกฤษ - "ชอบ") เข้าด้วยกัน ชื่อนี้จึงกลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "อัลมาเกสต์" ("อัลมาเกสต์") ซึ่งยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

Almagest แบ่งออกเป็น 13 เล่มแยกกันซึ่งแต่ละส่วนพิจารณาแนวคิดทางดาราศาสตร์บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับดาวและวัตถุของระบบสุริยะ (โลกและวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับระบบสุริยะ) ไม่ต้องสงสัยเลยว่า Almagest เป็นสารานุกรมธรรมชาติ ซึ่งทำให้มีประโยชน์สำหรับนักดาราศาสตร์หลายชั่วอายุคนและมีอิทธิพลอย่างลึกซึ้งต่อพวกเขา โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือการสังเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้จากดาราศาสตร์กรีกโบราณ รวมถึงแหล่งข้อมูลหลักเกี่ยวกับงานของฮิปปาร์คัส ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นนักดาราศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสมัยโบราณ ในหนังสือมักจะระบุได้ยากว่าข้อมูลใดเป็นของปโตเลมีและของฮิปปาร์กัสเพราะ ปโตเลมีเสริมข้อมูลของ Hipparchus อย่างมีนัยสำคัญด้วยการสังเกตของเขาเองโดยใช้เครื่องมือที่คล้ายกันหรือคล้ายกัน ตัวอย่างเช่น หาก Hipparchus รวบรวมแคตตาล็อกดาวของเขา (ประเภทแรกในประเภทนี้) ตามข้อมูลของดาว 850 ดวง ปโตเลมีขยายจำนวนดาวในแคตตาล็อกของเขาเป็น 1,022 ดวง

ปโตเลมีการสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ของระบบสุริยะซ้ำแล้วซ้ำเล่าและแก้ไขข้อมูลของ Hipparchus - คราวนี้เพื่อกำหนดทฤษฎี geocentric ของตัวเองซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ Ptolemaic model ของโครงสร้างระบบสุริยะ ในหนังสือเล่มแรกของ Almagest ปโตเลมีอธิบายระบบ geocentric นี้อย่างละเอียดและพยายามด้วยความช่วยเหลือจากข้อโต้แย้งต่างๆ เพื่อพิสูจน์ว่าโลกที่อยู่กับที่จะต้องเป็นศูนย์กลางของจักรวาล จำเป็นต้องสังเกตการพิสูจน์ที่สอดคล้องกันมากของเขาว่าในกรณีของการเคลื่อนที่ของโลก ตามที่นักปรัชญากรีกบางคนแนะนำไว้ก่อนหน้านี้ เมื่อเวลาผ่านไป บนท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว ปรากฏการณ์บางอย่างจะปรากฏขึ้นและควรได้รับการตรวจพบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเหลื่อมล้ำของดวงดาว อีกด้านหนึ่ง ปโตเลมีแย้งว่าเนื่องจากร่างกายทั้งหมดตกอยู่ในศูนย์กลางของจักรวาล มันคือโลกที่ควรตั้งอยู่ที่นั่นตามทิศทางของหยดน้ำที่ตกลงมาอย่างอิสระ ยิ่งไปกว่านั้น หากโลกไม่ใช่จุดศูนย์กลาง ก็ควรหมุนด้วยระยะเวลา 24 ชั่วโมง ดังนั้น วัตถุที่ถูกโยนขึ้นไปในแนวตั้งไม่ควรตกอยู่ที่เดิม เช่นเดียวกับในทางปฏิบัติ ปโตเลมีสามารถพิสูจน์ได้ว่าเมื่อถึงเวลานั้น ไม่มีการสังเกตเพียงครั้งเดียวที่ขัดแย้งกับข้อโต้แย้งเหล่านี้ ด้วยเหตุนี้ ระบบ geocentric จึงกลายเป็นความจริงอย่างแท้จริงสำหรับคริสต์ศาสนจักรตะวันตกจนถึงศตวรรษที่ 15 เมื่อระบบดังกล่าวถูกแทนที่ด้วยระบบเฮลิโอเซนทริคซึ่งพัฒนาโดยนักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ผู้ยิ่งใหญ่ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส

ปโตเลมีกำหนดลำดับของวัตถุในระบบสุริยะดังต่อไปนี้: โลก (ศูนย์กลาง), ดวงจันทร์, ดาวพุธ, ดาวศุกร์, ดวงอาทิตย์, ดาวอังคาร, ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ เพื่ออธิบายความผิดปกติในการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้ เช่นเดียวกับฮิปปาร์คัส เขาต้องการระบบขอบล้อและจักรยานยนต์เอปิไซเคิลหรือหนึ่งในเอกเซ็นต์ที่เคลื่อนที่ได้ (ทั้งสองระบบได้รับการพัฒนาโดยอพอลโลแห่งเปอร์กามัม เครื่องวัดเรขาคณิตของกรีกในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสตกาล) เพื่ออธิบายการเคลื่อนไหวของพวกเขาเท่านั้นและโดยเฉพาะด้วยความช่วยเหลือของการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอตามวงกลม

ในระบบ Ptolemaic การตัดแต่งเป็นวงกลมขนาดใหญ่ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่โลกและ epicycles เป็นวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าซึ่งจุดศูนย์กลางจะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอตามวงกลมของขอบภายนอก ในกรณีนี้ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ต่างเคลื่อนที่ไปตามเส้นรอบวงของอีปิไซเคิลของพวกมันเอง หรือสำหรับสิ่งนอกรีตที่เคลื่อนที่ได้ จะมีวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางออฟเซ็ตจากโลกไปยังดาวเคราะห์ที่เคลื่อนที่รอบวงกลมนี้ ทั้งสองแบบแผนเทียบเท่าทางคณิตศาสตร์ แต่ถึงแม้จะมีการแนะนำแนวคิดเหล่านี้ ก็ไม่สามารถอธิบายองค์ประกอบที่สังเกตได้ทั้งหมดของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้ แนะนำแนวคิดอื่นในด้านดาราศาสตร์ ปโตเลมีได้แสดงอัจฉริยภาพอย่างยอดเยี่ยม เขาแนะนำว่าโลกควรจะอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของการตัดแต่งสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวงและศูนย์กลางของการตัดแต่งดาวเคราะห์และ epicycle สำหรับการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่สมมติขึ้นนั้นเป็นจุดจินตภาพที่วางอยู่ระหว่างตำแหน่งของโลกกับอีกจินตภาพ จุดที่เขาเรียกว่าจุดศูนย์ถ่วง ในกรณีนี้ โลกและเส้นศูนย์สูตรอยู่บนเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกันของการตัดแต่งดาวเคราะห์ที่สอดคล้องกัน นอกจากนี้ เขาเชื่อว่าระยะห่างจากพื้นโลกไปยังจุดศูนย์กลางของส่วนตัดควรเท่ากับระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของส่วนตัดไปยังเส้นศูนย์สูตร ด้วยสมมติฐานนี้ ปโตเลมีสามารถอธิบายองค์ประกอบที่สังเกตได้ของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำมากขึ้น

ในระบบปโตเลมี ระนาบสุริยุปราคาเป็นเส้นทางสุริยะประจำปีที่ชัดเจนตัดกับพื้นหลังของดวงดาว... ควรจะสันนิษฐานว่า 'ระนาบตัดขอบของดาวเคราะห์เอียงเป็นมุมเล็ก ๆ เมื่อเทียบกับระนาบสุริยุปราคา แต่ระนาบของเอพิไซเคิลของพวกมันควรเอียงในมุมเดียวกันที่สัมพันธ์กับขอบภายนอก เพื่อให้ระนาบของ epicycles ขนานกับสุริยุปราคาเสมอ เครื่องบิน. ระนาบตัดขอบของดาวพุธและดาวศุกร์ได้รับเลือกเพื่อให้แน่ใจว่าการสั่นของดาวเคราะห์เหล่านี้สัมพันธ์กับระนาบสุริยุปราคา (ด้านบน - ด้านล่าง) ดังนั้นจึงเลือกระนาบของอีพิไซเคิลเพื่อให้เกิดการสั่นที่สัมพันธ์กันอยู่แล้ว ตัดแต่งของพวกเขา

อย่างไรก็ตาม ยังคงจำเป็นต้องอธิบายสิ่งที่เรียกว่าการเคลื่อนที่แบบถอยหลังเข้าคลอง (ถอยหลังเข้าคลอง) ซึ่งสังเกตเป็นระยะๆ ในรูปแบบของการวนซ้ำที่ชัดเจนของวิถีโคจรของดาวเคราะห์ชั้นนอกเทียบกับพื้นหลังของดาวฤกษ์ (สำหรับดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์)

แม้ว่า ปโตเลมีและเข้าใจว่าดาวเคราะห์ตั้งอยู่ใกล้โลกมากกว่าดาวฤกษ์ที่ "คงที่" หรือ "คงที่" มาก เห็นได้ชัดว่าเขาเชื่อในการมีอยู่จริงของ "ทรงกลมผลึก" ซึ่งตามที่พวกเขากล่าวไว้ - เทห์ฟากฟ้าทั้งหมดติดอยู่... เกินขอบเขตของดวงดาวที่ตายตัว ปโตเลมีเสนอการมีอยู่ของทรงกลมอื่น ๆ ซึ่งลงท้ายด้วยการเชื่อมต่อกับ "primum mobile" ("ผู้เสนอญัตติหลัก" - อาจเป็นพระเจ้า) ซึ่งมีอำนาจที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนที่ของทรงกลมที่เหลือซึ่งประกอบเป็นเอกภพที่สังเกตได้ทั้งหมด

อย่างแรกเลย geometer ปโตเลมีเสร็จงานคณิตศาสตร์ที่สำคัญหลายงาน... เขานำเสนอทฤษฎีบทเรขาคณิตใหม่และข้อพิสูจน์ที่เขาพัฒนาในหนังสือชื่อ "อนาเล็มมา" ("Peri analemmatos" - กรีก "De analemmate" - ละติน) ซึ่งเขาได้กล่าวถึงรายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติของการฉายภาพจุดบนทรงกลมท้องฟ้า (ทรงกลมในจินตนาการที่ขยายออกไปด้านนอกจากพื้นโลกอย่างไม่มีที่สิ้นสุด สู่พื้นผิวที่วัตถุตั้งอยู่ ในอวกาศถูกฉาย) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บนเครื่องบินสามลำตั้งอยู่กันเองตามกฎของสกรูขวา ("gimbal" หากเราดำเนินการจากตำราฟิสิกส์ของโรงเรียน) ที่มุมฉากซึ่งกันและกัน - ขอบฟ้าเส้นเมอริเดียน และประเภทธุรกิจหลัก ในหนังสือเล่มอื่น - "Planisphaerium" - ปโตเลมีเกี่ยวข้องกับการฉายภาพสามมิติ - การวางแผนการฉายภาพวัตถุแข็งเกร็งบนระนาบ - อย่างไรก็ตาม และที่นี่เขาใช้ขั้วใต้ของทรงกลมท้องฟ้าเป็นศูนย์กลางของการฉายภาพของเขา (จุดตัดของเส้นฉายภาพใช้เพื่อให้ได้ภาพบิดเบี้ยว ตัวอย่างเช่น ในการฉายภาพแบบ axonometric)

นอกจากนี้, ปโตเลมีพัฒนาปฏิทินของฉันเองซึ่งนอกจากการพยากรณ์อากาศแล้ว ยังระบุเวลาขึ้นและตกของดวงดาวในยามพลบค่ำเช้าและเย็น สิ่งพิมพ์ทางคณิตศาสตร์อื่น ๆ มีงาน (ในสองเล่ม) ที่มีชื่อเรื่อง "สมมุติฐานต้นพลาโนมอน" ("สมมุติฐานดาวเคราะห์") และสิ่งพิมพ์ทางเรขาคณิตสองฉบับแยกกัน ซึ่งหนึ่งในนั้นมีเหตุผลสำหรับการมีอยู่ของอวกาศไม่เกินสามมิติ ในอีกทางหนึ่งเขาพยายามพิสูจน์สัจพจน์คู่ขนานของยุคลิด ตามรีวิวเดียว ปโตเลมีเขียนหนังสือสามเล่มเกี่ยวกับกลศาสตร์ คู่มืออื่น ๆ กล่าวถึงเพียงฉบับเดียว - "Peri ropon" ("On balancing")

ผลงานของปโตเลมีในด้านปรากฏการณ์ทางแสงถูกบันทึกไว้ใน "เลนส์" ("Optica") ฉบับดั้งเดิมประกอบด้วยห้าเล่ม ในเล่มสุดท้าย เขาทำงานกับทฤษฎีการหักเหของแสง (การเปลี่ยนแปลงในทิศทางของแสงและคลื่นพลังงานอื่น ๆ เมื่อพวกเขาผ่านส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางที่มีความหนาแน่นหนึ่งไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน) และในเวลาเดียวกันก็กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลง ในตำแหน่งของเทห์ฟากฟ้าขึ้นอยู่กับความสูงเหนือขอบฟ้า นี่เป็นบันทึกความพยายามครั้งแรกในการอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้จริง (การหักเหของบรรยากาศ) ควรกล่าวถึงเอกสารสามเล่มของปโตเลมีเกี่ยวกับดนตรีที่รู้จักกันในชื่อฮาร์โมนิกา

ชื่อเสียงของปโตเลมีในฐานะนักภูมิศาสตร์ขึ้นอยู่กับเขาเป็นหลัก "การสะกดจิตทางภูมิศาสตร์" ("คู่มือภูมิศาสตร์") ซึ่งแบ่งออกเป็นแปดเล่ม; และมีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการสร้างแผนที่และรายการของสถานที่ในยุโรป แอฟริกา และเอเชีย และสร้างตารางตำแหน่งของคุณลักษณะทางภูมิศาสตร์ในละติจูดและลองจิจูด อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่ามีข้อผิดพลาดหลายอย่างในคู่มือ - ตัวอย่างเช่น เส้นศูนย์สูตรตั้งอยู่ทางเหนือมากเกินไป และเส้นรอบวงของโลกน้อยกว่านั้นเกือบ 30 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งถ้าพูดอย่างเคร่งครัดแล้ว ได้กำหนดไว้ค่อนข้างแม่นยำแล้ว (โดย Eratosthenes); นอกจากนี้ยังมีความขัดแย้งระหว่างข้อความและแผนที่ แน่นอนว่าไกด์โดยรวมไม่สามารถถือเป็น "ภูมิศาสตร์ที่ดี" ได้เพราะ ปโตเลมีไม่ได้กล่าวถึงสภาพอากาศ สภาพธรรมชาติ ผู้อยู่อาศัย หรือลักษณะเฉพาะของประเทศที่เขาติดต่อด้วย ความประมาทเลินเล่อคือการอธิบายลักษณะทางภูมิศาสตร์อย่างละเอียดถี่ถ้วน เช่น แม่น้ำและพื้นที่ภูเขา เหล่านั้น. งานนี้กลับกลายเป็นว่ามีการใช้งานที่จำกัดมาก

เทห์ฟากฟ้าเป็นที่สนใจของผู้คนมาแต่ไหนแต่ไรแล้ว แม้กระทั่งก่อนการค้นพบการปฏิวัติของกาลิเลโอและโคเปอร์นิคัส นักดาราศาสตร์ได้พยายามซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อค้นหารูปแบบและกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์และใช้เครื่องมือพิเศษสำหรับสิ่งนี้ เครื่องมือของนักดาราศาสตร์โบราณนั้นซับซ้อนมากจนนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะหาโครงสร้างออกมาได้

1. ปฏิทินจาก Warren Field

แม้ว่าความหดหู่ใจแปลกๆ ใน Warren Field จะถูกค้นพบจากอากาศเมื่อปี 1976 แต่ไม่ถึงปี 2004 ที่ถูกกำหนดให้เป็นปฏิทินจันทรคติโบราณ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าปฏิทินที่พบมีอายุประมาณ 10,000 ปี ดูเหมือนจุดกด 12 จุด เรียงกันเป็นแนวโค้ง 54 เมตร แต่ละหลุมจะซิงโครไนซ์กับเดือนทางจันทรคติในปฏิทินและแก้ไขสำหรับระยะจันทรคติ นอกจากนี้ยังน่าแปลกใจที่ปฏิทินที่ Warren Field ซึ่งสร้างขึ้นก่อนสโตนเฮนจ์ 6,000 ปีก่อนจะเน้นที่จุดพระอาทิตย์ขึ้นในครีษมายัน

2. Sextant Al-Khujandi ในภาพวาด

มีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับ Abu Mahmoud Hamid ibn al-Khidr Al-Khujandi ยกเว้นว่าเขาเป็นนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ที่อาศัยอยู่ในอาณาเขตของอัฟกานิสถาน เติร์กเมนิสถาน และอุซเบกิสถานสมัยใหม่ เป็นที่ทราบกันดีว่าเขาได้สร้างเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดชิ้นหนึ่งในศตวรรษที่ 9-10 เส้นแบ่งของเขาสร้างขึ้นในปูนเปียก ซึ่งตั้งอยู่บนส่วนโค้ง 60 องศาระหว่างผนังด้านในทั้งสองของอาคาร ส่วนโค้งขนาดใหญ่ 43 เมตรนี้ถูกแบ่งออกเป็นองศา นอกจากนี้ แต่ละองศายังถูกแบ่งออกเป็น 360 ส่วนอย่างแม่นยำ ซึ่งทำให้ภาพเฟรสโกเป็นปฏิทินสุริยคติที่แม่นยำอย่างน่าทึ่ง เหนือส่วนโค้งของ Al-Khujandi มีเพดานโดมที่มีรูตรงกลางซึ่งแสงอาทิตย์ส่องลงมาที่เส้นแบ่งเขตโบราณ

3. Wolwells และนักษัตร

ในยุโรปช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 14 นักวิทยาศาสตร์และแพทย์ใช้เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ค่อนข้างแปลก นั่นคือ Volvella พวกมันดูเหมือนกระดาษ parchment กลมๆ หลายแผ่นที่มีรูตรงกลางซ้อนกัน ทำให้สามารถย้ายวงกลมเพื่อคำนวณข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมด ตั้งแต่ระยะของดวงจันทร์ไปจนถึงตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในจักรราศี อุปกรณ์โบราณนอกเหนือจากหน้าที่หลักแล้วยังเป็นสัญลักษณ์สถานะ - เฉพาะคนที่ร่ำรวยที่สุดเท่านั้นที่จะได้รับ volvella

นอกจากนี้ แพทย์ในยุคกลางยังเชื่อว่าแต่ละส่วนของร่างกายมนุษย์นั้นถูกควบคุมโดยกลุ่มดาวของมันเอง ตัวอย่างเช่น ชาวราศีเมษมีหน้าที่ดูแลศีรษะ และราศีพิจิกมีหน้าที่ดูแลอวัยวะเพศ ดังนั้นในการวินิจฉัย แพทย์จึงใช้วอลเวลล์ในการคำนวณตำแหน่งปัจจุบันของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ โชคไม่ดีที่ Volwells ค่อนข้างบอบบาง เครื่องมือทางดาราศาสตร์โบราณเหล่านี้มีอยู่น้อยมาก

4. นาฬิกาแดดโบราณ

ทุกวันนี้ นาฬิกาแดดใช้สำหรับตกแต่งสนามหญ้าในสวนเท่านั้น แต่ครั้งหนึ่งพวกเขาจำเป็นต้องติดตามเวลาและการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า นาฬิกาแดดที่เก่าแก่ที่สุดแห่งหนึ่งถูกพบในหุบเขากษัตริย์ในอียิปต์ มีอายุระหว่าง 1550 - 1070 ปีก่อนคริสตกาล และเป็นหินปูนก้อนกลมๆ วาดครึ่งวงกลมบน (แบ่งเป็น 12 ส่วน) และมีรูตรงกลางซึ่งสอดไม้เรียวเข้าไปทาเงา ไม่นานหลังจากการค้นพบนาฬิกาแดดของอียิปต์พบนาฬิกาแดดที่คล้ายกันในยูเครน พวกเขาถูกฝังไว้พร้อมกับชายที่เสียชีวิตเมื่อ 3200 - 3300 ปีก่อน ต้องขอบคุณนาฬิกาของยูเครน นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าอารยธรรม Zrubna มีความรู้เกี่ยวกับเรขาคณิต และสามารถคำนวณละติจูดและลองจิจูดได้

5. แผ่นสวรรค์จากเนบรา

ตั้งชื่อตามเมืองในเยอรมนีซึ่งถูกค้นพบในปี 2542 "Celestial Disc from Nebra" เป็นภาพที่เก่าแก่ที่สุดของอวกาศที่มนุษย์เคยพบ แผ่นดิสก์ถูกฝังไว้ข้างๆ สิ่ว ขวานสองอัน ดาบสองเล่ม และเหล็กค้ำยันจดหมายลูกโซ่สองอัน เมื่อประมาณ 3,600 ปีก่อน แผ่นสำริดที่เคลือบด้วยชั้นของคราบ มีแผ่นทองที่แสดงถึงดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงดาวจากกลุ่มดาวนายพราน แอนโดรเมดา และแคสสิโอเปีย ไม่มีใครรู้ว่าใครเป็นคนทำแผ่นดิสก์ แต่การจัดเรียงของดวงดาวแสดงให้เห็นว่าผู้สร้างตั้งอยู่ที่ละติจูดเดียวกับเนบรา

6. คอมเพล็กซ์ดาราศาสตร์ Chanquillo

หอดูดาวทางดาราศาสตร์โบราณของ Chanquillo ในเปรูนั้นซับซ้อนมากจนไม่มีการค้นพบจุดประสงค์ที่แท้จริงของมันจนกระทั่งปี 2007 โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อจัดวางแผงโซลาร์เซลล์ หอคอยทั้ง 13 แห่งสร้างเป็นเส้นตรงยาว 300 เมตรตามเนินเขา เดิมทีนักวิทยาศาสตร์คิดว่า Chanquillo เป็นป้อมปราการ แต่ก็เป็นสถานที่ที่เลวร้ายอย่างเหลือเชื่อสำหรับป้อมปราการ เนื่องจากไม่มีข้อได้เปรียบในการป้องกัน ไม่มีน้ำไหล หรือแหล่งอาหาร

แต่แล้วนักโบราณคดีก็ตระหนักว่าหอคอยแห่งหนึ่งกำลังมองดูพระอาทิตย์ขึ้นที่ครีษมายัน และอีกแห่งกำลังดูพระอาทิตย์ขึ้นในครีษมายัน หอคอยที่สร้างขึ้นเมื่อประมาณ 2,300 ปีก่อน เป็นหอดูดาวพลังงานแสงอาทิตย์ที่เก่าแก่ที่สุดในอเมริกา ตามปฏิทินโบราณนี้ ยังคงสามารถกำหนดวันของปีโดยมีข้อผิดพลาดสูงสุดสองวัน น่าเสียดายที่ปฏิทินสุริยคติขนาดใหญ่จาก Chanquillo เป็นร่องรอยอารยธรรมเดียวของผู้สร้างคอมเพล็กซ์แห่งนี้ ซึ่งเกิดขึ้นก่อนชาวอินคามากกว่า 1,000 ปี

7. แผนที่ดวงดาวของ Hyginus

Star Atlas ของ Hyginus หรือที่รู้จักในชื่อ Poetica Astronomica เป็นผลงานชิ้นแรกๆ ที่พรรณนาถึงกลุ่มดาว แม้ว่าการประพันธ์ของ Atlas จะเป็นที่ถกเถียงกัน แต่บางครั้งก็มีสาเหตุมาจาก Gaius Julius Hyginus (นักเขียนชาวโรมัน 64 ปีก่อนคริสตกาล - 17 AD) บางคนโต้แย้งว่างานนี้มีความคล้ายคลึงกับงานเขียนของปโตเลมี

ไม่ว่าในกรณีใด เมื่อ Poetica Astronomica ถูกพิมพ์ซ้ำในปี 1482 มันก็กลายเป็นงานพิมพ์ชิ้นแรกที่จะแสดงกลุ่มดาวต่างๆ รวมทั้งตำนานที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มดาวเหล่านั้น ในขณะที่ Atlases อื่น ๆ ให้ข้อมูลทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นซึ่งสามารถใช้สำหรับการนำทาง Poetica Astronomica ได้นำเสนอการตีความดวงดาวและประวัติศาสตร์ที่แปลกประหลาดกว่าในวรรณกรรม

8. ลูกโลกสวรรค์

ลูกโลกท้องฟ้าปรากฏขึ้นแม้ในขณะที่นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดวงดาวเคลื่อนไปบนท้องฟ้ารอบโลก ลูกโลกท้องฟ้าซึ่งถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นตัวแทนของทรงกลมท้องฟ้านี้ เริ่มถูกสร้างขึ้นโดยชาวกรีกโบราณ และโลกใบแรกที่มีรูปร่างคล้ายกับลูกโลกสมัยใหม่นั้นถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Johannes Schöner ในขณะนี้ มีเพียงลูกโลกท้องฟ้าของ Schöner เพียงสองลูกเท่านั้นที่รอดชีวิต ซึ่งเป็นผลงานศิลปะที่แท้จริงซึ่งแสดงภาพกลุ่มดาวในท้องฟ้ายามค่ำคืน ตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังหลงเหลืออยู่ของโลกซีเลสเชียลมีอายุประมาณ 370 ปีก่อนคริสตกาล

9. ทรงกลมอาร์มิลลารี่

อาร์มิลลารีทรงกลม ซึ่งเป็นเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่มีวงแหวนหลายวงล้อมรอบจุดศูนย์กลาง เป็นญาติห่างๆ ของโลกซีเลสเชียล ทรงกลมมีสองประเภทที่แตกต่างกัน - การสังเกตและการสาธิต นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ใช้ทรงกลมดังกล่าวคือปโตเลมี ด้วยเครื่องมือนี้ เป็นไปได้ที่จะกำหนดพิกัดเส้นศูนย์สูตรหรือสุริยุปราคาของวัตถุท้องฟ้า นอกจากดวงดาวแล้ว ลูกเรือยังใช้ทรงกลมอาร์มิลลารีในการนำทางเป็นเวลาหลายศตวรรษ

10. เอล คาราคอล, ชิเชน อิตซา

หอดูดาว El Caracol ที่ Chichen Itza สร้างขึ้นระหว่าง 415 และ 455 AD หอดูดาวนั้นผิดปกติมาก - ในขณะที่เครื่องมือทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นเพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงดาวหรือดวงอาทิตย์ แต่ El Caracol (แปลว่า "หอยทาก") ถูกสร้างขึ้นเพื่อสังเกตการเคลื่อนไหวของดาวศุกร์ สำหรับมายา ดาวศุกร์เป็นสิ่งศักดิ์สิทธิ์ ทุกสิ่งในศาสนาของพวกเขามีพื้นฐานมาจากลัทธิของโลกใบนี้ El Caracol นอกเหนือจากการเป็นหอดูดาวแล้วยังเป็นวิหารของพระเจ้า Quetzalcoatl

สำหรับผู้ที่ใฝ่ฝันที่จะค้นพบโลกของเทห์ฟากฟ้า จะเป็นประโยชน์ที่จะสามารถสอนผู้เริ่มต้นเกี่ยวกับความซับซ้อนของดาราศาสตร์