馬丁-科恩梅瑟繪制的太陽系插圖。國際天文學聯合會提供
許多古代思想家都對天文學感興趣，但有兩種宇宙觀占據著主導地位並經久不衰。
導言
科學革命時期的天文學家摒棄了克勞狄烏斯-托勒密和亞里士多德等古代思想家長期堅持的理論，轉而開始系統地觀測天體，以建立一個符合可觀測事實而非先入為主的理論的宇宙模型。
尼古拉斯-哥白尼、第谷-布拉赫、伽利略-伽利萊、約翰尼斯-赫維留斯、艾德蒙德-哈雷、基斯頓-惠更斯、約翰尼斯-開普勒和艾薩克-牛頓等天文學家決心利用觀測、科學儀器和數學來調和理論、現象和數據，增加我們對周圍世界的了解。
亞里士多德和托勒密與科學方法
許多古代思想家都對天文學感興趣，但有兩種宇宙觀占據主導地位，並一直延續到中世紀。
它們是亞里士多德（公元前 384-322 年）和托勒密（約 100-170 年）提出的模型。在亞里士多德的模型中，行星以統一的方式在由不可見球體組成的未定義的介質中運動，始終與中心點地球保持固定的距離。
托勒密提出，行星在其自身的小圓軌域（外圓軌域）內運動，同時仍遵循圍繞固定中心點地球的大圓軌域（等圓軌域）。完美的圓形反映了造物主的完美，而地球位於圓形的中心則反映了人類的重要性。這些模型流傳千古，似乎牢牢地控制著中世紀天文學家的思想。
但問題是，它們留下了許多未解之謎。
科學革命就是要質疑古老的信仰，用可觀察到的現象來檢驗這些信仰，並用新的國際數學語言來表達這些發現。然後，與獨立的思想家分享這些發現，並由他們進行仔細研究。法蘭西斯-培根（Francis Bacon，1561-1626 年）首先提出了這一觀點或類似觀點。
在新的科學方法中，天文學領先於所有其他領域。天文學家們一直在為古老的謎題尋找新的、更令人滿意的答案。他們不再滿足於 "拯救現象"，即僅僅測量天體運動，現在他們開始使用精密的科學儀器來挑戰自然哲學家。天文學家們想要證明他們自己關於宇宙如何執行的模型。
哥白尼指明方向
波蘭天文學家哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543 年）了解亞里士多德和托勒密的研究成果，以及後來波斯天文學家的研究成果。他深信，沒有人能夠找到解釋天空中可見事物的正確答案。哥白尼提出了他的理論（並非全新的理論），即地球和其他行星在日心說體系中圍繞太陽旋轉，而不是在托勒密的地心說體系中圍繞太陽旋轉。
哥白尼還提出，地球自轉，每年繞太陽公轉一圈。他還提出，地軸角度隨時間發生的相對較小的變化可以解釋春分的前移--夜空中的星座隨時間逐漸移動。哥白尼指出，可觀測到的行星從太陽出發的順序如下： 水星、金星、地球、火星、木星和土星。所有這些激進的想法都在【論天體的旋轉】（1543 年）中提出。
尼古拉斯-哥白尼（Nicolaus Copernicus，公元 1473-1543 年）是著名的波蘭天文學家，他提出了地球和其他行星在日心說系統中圍繞太陽旋轉的觀點。/ 雅蓋隆大學博物館、維基共享資源提供
日心說模式直接挑戰了主導自然哲學的亞里士多德模式。此外，哥白尼的模型還與天主教會認可的人類在宇宙中處於中心地位的傳統觀點背道而馳。在教會看來，人類是上帝宇宙的焦點，甚至是全部。哥白尼的理論花了一段時間才獲得支持者，但在 16 世紀最後 25 年，
天文學家開始著手確定哥白尼是否正確。還有一些事情需要解釋，比如萬有重力（傳統的解釋是地球位於宇宙中心）。
到 1616 年，哥白尼的模型已廣為人知，因此他的著作被教會當局定為異端邪說。革命】被列為禁書。這並沒有阻止天文學家研究天空；事實上，大多數天文學家都是基督徒，他們對挑戰基督教教義一點也不感興趣。對許多人來說，了解宇宙執行的真相與對神聖造物主的信仰是相輔相成的。
第谷與系統觀測
丹麥貴族第谷-布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601 年）在天文學方面頗有遠見，因為他建造了自己宏偉的天文台。他的許多前輩只觀測了他們需要觀測的東西，以支持他們特定的宇宙理論模型。與此相反，第谷則著手編制迄今為止最精確的天體數據表。在完成這項工作後，他將建立一個最符合事實的理論。第谷設計了自己的儀器，包括新的天文六分儀和一個巨大的壁畫象限儀。
丹麥和挪威國王腓特烈二世（1559-1588 年）將赫芬（Ven）島賜予第谷，從 1576 年起，他在這裏建造了他的烏拉尼堡天文台。天文台以希臘天文學繆斯女神烏拉尼亞命名。第谷已經發現了 1572 年的新星--仙後座的一顆超新星，這足以說服腓特烈投資天文學。星圖對於商人和海軍的航行至關重要，這意味著統治者開始在經濟上支持天文學家。
第谷的奉獻精神帶來了多項新發現，特別是三顆彗星的橢圓行星際軌域（1577 年、1580 年和 1585 年）。第谷對太陽的觀測證明了儒略歷的不準確性，這促成了格裏高利歷在 1582 年的誕生。第谷還完成了一份星表，對 800 多顆恒星進行了定位，這是自托勒密以來的第一份新星表。
1603 年，第谷的星表被約翰-拜爾（Johann Bayer，1572-1625 年）制作成星圖。
海因裏希-漢森（Heinrich Hansen）1882 年繪制的瑞典赫文（Ven）島上的烏拉尼堡天文台插圖，該天文台由第谷-布拉赫（1546-1601 年）於 1576 年建造。/維基共享資源提供
根據幾十年來積累的所有這些數據，第谷形成了他的行星運動理論，並行表在【Of More Recent Phenomena of the Ethereal World】（1588 年）一書中。第谷體系是托勒密的地心說和哥白尼的日心說之間的折衷方案。
第谷提出，太陽和月球圍繞地球執行，而其他行星圍繞太陽執行。雖然這一理論是錯誤的，但第谷的研究成果最終打擊了托勒密的模型。
第谷關於超新星變化和彗星橢圓軌域的研究也對亞里士多德的模型造成了類似的破壞。顯然，宇宙遠非完美和永恒穩定。
在一些歷史學家看來，這是科學革命的真正開端，不正確的理論受到了觀測的挑戰。第谷認為必須不斷測量以提高精確度，這一信念成為現代科學的基本原則，因此許多人稱第谷為 "新天文學的真正創始人"（Wootton，456），並將天文學稱為第一門現代科學。接下來需要的是一種高科技儀器，而天文學家們在望遠鏡中找到了為他們開啟全新世界的工具。
伽利略的望遠鏡
望遠鏡是一個簡單的概念，即在一根管子的兩端分別裝上凸透鏡和凹透鏡，它引起了天文學的一場革命。它讓天文學家看到了人類從未見過的景象。雖然望遠鏡是在 1608 年左右發明的，發明者可能是佛蘭德眼鏡制造商漢斯-利珀舍（Hans Lippershey，約 1570-1619 年），但完善這一儀器的卻是意大利天文學家伽利略（Galileo，1564-1642 年）。伽利略的望遠鏡，即他的眼鏡（occhiale），長 60 厘米（24 英寸），放大倍率達到驚人的 x33。
人們第一次觀測到月球表面並繪制了月球地圖。人們意識到月球和地球一樣有山谷和山脈。伽利略發現了木星的四顆衛星（進一步證明並非所有天體都圍繞地球或太陽執行）。他研究了金星的相位，從而證明地球不可能是銀河系的中心。他觀察到太陽的黑子，這表明太陽是一個旋轉的球體。伽利略將他的觀測結果發表在【星際信使】（1610 年）上。作為新宇宙的發現者，伽利略與哥倫布（1451-1506 年）一樣聞名於世，人們經常將他與哥倫布相提並論。科學，尤其是天文學，已經成為人類知識的新領域。不過，伽利略也付出了代價。
伽利略的觀測結果導致他公開支持哥白尼模型，結果在 1616 年受到天主教會的正式譴責。伽利略堅持自己的觀點，在他的【關於世界兩大體系的對話】（1632 年）中再次出現。這對教會來說太過分了，1633 年，伽利略因異端邪說而受審。被判有罪後，伽利略不得不停止宣傳支持哥白尼的理論，並不得不在佛羅倫斯被軟禁終生。
基斯坦奴-班蒂（Cristiano Banti）於 1857 年創作了一幅名為【伽利略面對羅馬宗教裁判所】的畫作。這幅畫表現的是 1633 年數學家和天文學家伽利略（1564-1642 年）因異端邪說而受到的審判。伽利略被判有罪，並被判處軟禁度過余生。/維基共享資源提供
伽利略的貢獻令人印象深刻，但他留給後人的最大財富或許是重新定義了天文學家究竟應該做些什麽。自古以來，天文學家都是一絲不茍地繪制圖表和數據表格的數學家。相反，伽利略將天文學的重點轉移到了直接觀察和發現上。從這個意義上說，"伽利略從根本上改變了天文學的概念"（伯恩斯，63）。為了實作這些目標，我們需要更好的望遠鏡來觀測更遠的地方，因為仍然存在一個令人不安的事實。伽利略堅信，我們透過望遠鏡看到的只是一個星系，而不是整個宇宙。人類智慧的整個視野都轉向了無限。
開普勒與橢圓軌域
約翰尼斯-開普勒（Johannes Kepler，1571-1630 年）是神聖羅馬帝國皇帝魯道夫二世（R. 1576-1612 年）在布拉格的官方數學家。他繼承了第谷的職位，第谷的數據使開普勒在兩部著作中形成了著名的行星運動三大定律： 新天文學】（1609 年）和【世界和諧】（1619 年）。
在這兩部著作中，他證明了哥白尼的宇宙模型是正確的，但同時修正了行星繞太陽運動的軌域是橢圓形而不是圓形。他還觀察到每顆行星的速度都在變化，而太陽是造成這種變化的原因。他是第一個使用 "衛星 "一詞的人，並將其用於木星的四顆衛星。開普勒信奉由上帝控制的宇宙和諧，他是最後一位同時從事占星術的偉大天文學家。開普勒幫助所有天文學家完善了帶有兩個凸透鏡的望遠鏡，使影像比以前更清晰、更放大。人類終於有了銀河系的精確模型。現在，是時候更仔細地觀察銀河系中發生的一切了。
精確大師赫維留斯
1641 年，波蘭天文學家約翰尼斯-海維留斯（Johannes Hevelius，1611-1687 年）在但澤（格但斯克）建立了一座天文台，並自籌資金。他將該天文台命名為 Stellaeburg 天文台，他的妻子以及哥特佛萊德-基爾希（Gottfried Kirsch，1639-1710 年）等未來的天才都曾在該天文台工作過。赫維留斯因其敏銳的觀測能力而被稱為 "普魯士山貓"（Vertesi, 213頁），和第谷一樣，他的活動也吸引了統治者的投資，這裏指的是波蘭國王和法國路易十四（1643-1715年），後者渴望改進其海軍的航海圖。
歐洲的科學革命（約 1500 年至 1700 年）是一場深刻的思想和文化變革，永遠地改變了人類對自然世界的認識。/ 世界歷史百科全書，共享創意
赫維留斯用他那架 150 英尺（46 米）長的望遠鏡取得了多項重要發現。他觀測到了第一顆變星--亮度隨時間變化的恒星--赫維留斯稱之為米拉。他發現了四顆新彗星，並觀測到了水星和金星的淩日現象。他發現月球會擺動，並繪制了月球表面的詳細地圖，發表在【Selenographia】（1647 年）上。在測量天體的長期運動時，赫維留斯仍然忠於六分儀和象限儀等非望遠鏡儀器。他的測量結果非常準確。1679 年，當英國天文學家艾德蒙-哈雷（Edmond Halley，1656-1742 年）存取斯特拉堡時，他將赫維留斯的數據與自己的望遠鏡讀數進行了比較，發現赫維留斯的數據非常準確。海維留斯畢生的研究成果被收錄在【Prodromus Astronomiae】（1690 年）中，這是一本圖文並茂的星表和天體圖集，收錄了超過 1,564 顆恒星。
赫維留斯是國際天文學如何成為一項集體事業的典範。1664 年，他成為倫敦皇家學會的會員。他還與歐洲各地的天文學家通訊。這是科學革命的一個重要特征，人們相信，如果不同的科學家在不同的地方收集數據，然後進行比較，特別是在同一時間觀測同一現象時，數據會更加準確。數據和研究都要接受獨立的審查。錯誤被發現並糾正，從而進一步提高了準確性。
發現不斷湧現
荷蘭人基斯頓-惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695 年）於 1657 年制造出第一台工作擺鐘，從而大大提高了計時的精確度（每天仍會損失秒，但不會損失分）。這對於計算天體運動的天文學家來說非常重要。惠更斯於 1658 年前後首次觀測到土星環，並清楚地觀測到土衛六（土星的衛星之一）。惠更斯於 1686 年制造了一架世界上最大的巨型航空望遠鏡。惠更斯的望遠鏡沒有鏡筒，只保留了鏡片，焦距達到 210 英尺（67 米）。惠更斯關於航空望遠鏡的想法大大提高了放大率，並行表在【Astroscopia Compendiaria】（1684 年）上。此外，微型望遠鏡也被安裝到了現有的導航儀器上，如象限儀。這些望遠鏡還增加了千分尺，以進行更精確的測量，尤其是角度測量。
荷蘭數學家和天文學家基斯頓-惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695 年）在 17 世紀末設計和制造的航空望遠鏡的目鏡、主鏡片外殼和圖紙。/ 科學博物館（倫敦）提供，共享創意
意大利天文學家吉安-多梅尼科-卡西尼（1625-1712 年）於 1667 年建立了巴黎天文台。他確定了土星環中的空隙（今天稱為 "卡西尼分區"），並比以往任何時候都更精確地計算出太陽與地球之間的距離（8 700 萬英裏）。
在英吉利海峽的另一端，約翰-佛蘭斯蒂德（1646-1719 年）於 1675 年在格林威治建立了皇家天文台。使用望遠鏡的天文台在一些不太可能的地方出現，如 16 世紀 80 年代的暹羅王國（泰國）和 17 世紀 20 年代的印度齋浦爾。全世界越來越多的科學家在國家資助的天文台觀測天空。
1677 年，艾德蒙-哈雷在南大西洋的聖海倫娜島建立了一個天文台。私營公司對天文學和更好的航海圖越來越感興趣；哈雷得到了東印度公司的部份資助。哈雷在聖海倫娜島繪制了南半球星圖，這是第一張基於望遠鏡觀測的星圖。哈雷發現了月球的加速度，並註意到了恒星之間的運動關系（順行）。
最有名的是，哈雷發現 1682 年的彗星與 1607 年和 1531 年的彗星是同一顆。1705 年，他準確地預測了彗星在 1758 年的回歸。
1729 年，哈雷應邀成為著名的法國皇家科學院院士，這表明天文學日益國際化。
不過，哈雷對天文學的最大貢獻或許是說服一位同事發表他的傑出發現，他就是艾薩克-牛頓（1642-1727 年）。
最重要的是，這些定律使牛頓能夠準確預測重力的影響。這是一門嶄新的科學，盡管有些人不願意看到它的真相，特別是機械哲學家，他們無法接受一個物理體可以影響另一個物理體，而兩者之間沒有物理接觸。
萬有重力仍然神秘莫測，因為沒有人，甚至牛頓，知道它從何而來，為何存在，以及是誰或什麽確保了它的持續存在。還有更多的研究空間，對牛頓來說更重要的是，在他新的宇宙觀中還有上帝的空間。
牛頓的觀點最終被更廣泛的科學界所采納，並形成了一個明確的運動，即牛頓主義，它主張將科學知識作為一系列數學定律來呈現。牛頓主義逐漸傳遍歐洲，成為大學和知識分子中的主流思想。以天文學為主要學科的科學最終從哲學中分離出來，走上了測量、解釋和改善我們生活的世界的道路。
