יש מי שרואים באסטרונום ההלניסטי הִיפַּרְכוֹס גדול האסטרונומים של העת העתיקה. מעט ידוע על חייו, אך מחקריו הרבים הותירו רושם שלא חלף גם כעבור יותר מאלפיים מאתיים שנה. מלבד היותו אבי הטריגונומטריה, תרומותיו האסטרונומיות כוללת את יצירת קטלוג הכוכבים הראשון, בו תיעד את תצפיותיו באשר למיקומי כוכבים; גילוי נקיפת כדור הארץ – התנועה המחזורית של ציר הסיבוב של כדור-הארץ שבה כיוונו משתנה ביחס לגרמי שמיים אחרים; מדידות של מיקומם ותנועתם של השמש והירח; ויצירת סולם דרגות לעוצמת אור הכוכבים, שבבסיסו משמש אסטרונומים גם כיום.

האסטרונום הפרסי עבד אל-רחמן אל-סופי יוצר את “ספר כוכבי השבת״ - אטלס כוכבי השמיים. הספר מרכז מידע מדויק על מיקומם, בהירותם ואף צבעם של למעלה מאלף כוכבים המאורגנים לפי קבוצות, תוך הסתמכות על ספרו הנודע של האסטרונום היווני תלמי, האלגמסט. אל-סופי ביקש לעדכן את העבודה של תלמי בהתאם לידע שהצטבר בידי אסטרונומים ערבים. בספר, שנכתב בערבית, נכלל התיעוד והאיור הראשון של גלקסיית אנדרומדה, שאותה מתאר אל-סופי כ״ענן קטן״.

מלך קסטיליה אלפונסו העשירי אוסף בטולדו צוות מלומדים להכנת לוחות לחיזוי מיקומם של השמש, הירח וכוכבי הלכת. הלוחות האלפונסיניים היו הלוחות האסטרונומיים הפופולריים באירופה, וגם קופרניקוס השתמש בהם בעבודתו. הצוות של אלפונסו, שכלל יהודים כמו גם מלומדים מקורדובה, סביליה, גאסקוני ופריז, עדכן למעשה לוחות שהוכנו ב-1080 על ידי אסטרונומים ערבים על בסיס המודל הקוסמי של תלמי. לפי אנקדוטה לא אמינה במיוחד, כשאלפונסו שמע על המערכת המורכבת של תלמי, המציבה את כדור-הארץ במרכז היקום, אמר: ״אם אלוהים היה מתייעץ אתי לפני הבריאה, הייתי ממליץ לו על משהו פשוט יותר״.

האסטרונום האנגלי אדמונד היילי מזהה לראשונה שביט מחזורי. מאז אריסטו ההנחה הרווחת היתה ששביטים הם הפרעות אטמוספריות, ורק ב-1577 טיכו ברהא הפריך קביעה זאת. היילי הוכיח באמצעות חוקי ניוטון ששלושה שביטים שהופיעו במאות ה-16 וה-17 הם למעשה שביט אחד החוזר מדי 76 שנה – השביט שכיום קרוי על שמו. הוא גם חזה את שובו ב-1758 – מה שאישש לראשונה את קיומם של גופים שאינם כוכבי לכת שמקיפים את השמש. יש הטוענים שכבר בתלמוד זוהה השביט כמחזורי על ידי רבי יהושע בן חנניה: ״כוכב אחד לשבעים שנה עולה ומתעה את הספנים״.

גרמי השמיים העיקריים שעניינו את צייד השביטים הצרפתי שארל מסייה, היו (ניחשתם...) שביטים. מה שתסכל אותו היו כל שאר העצמים בשמי הלילה שהפריעו לו בחיפושיו. הפיתרון שהוא מצא: להכין רשימה שלהם. התוצאה: קטלוג שמיפה 45 ערפיליות וצבירי כוכבים, והפך לאבן דרך באסטרונומיה תצפיתית. הקטלוג קיבל חיים משל עצמו כאשר אסטרונומים נוספים המשיכו לעדכנו וכיום הוא כולל 110 עצמים והינו מוכר לכל חובב אסטרונומיה.

המוזיקאי והאסטרונום האנגלי ויליאם הרשל מגלה את אורנוס, כוכב הלכת הראשון שלא היה מוכר לקדמונים. למעשה, אורנוס נצפה כמה וכמה פעמים בעשורים שקדמו לתגלית, אך פעם אחר פעם הוא הוגדר ככוכב. כשהרשל זיהה לראשונה את אורנוס הוא גם טעה בסיווג, והגדירו כשביט. הרשל כתב לנביל מסקלני, שתיקן את טעותו, אך גם כשאסטרונומים נוספים הצטרפו להערכה שמדובר בכוכב לכת, הוא המשיך והתעקש להציג את תגליתו כשביט. רק לאחר שהאסטרונום הרוסי אנדרס ג׳והן לקסל חישב את מסלולו של הגוף השמימי, התקבלה הכרעה ודאית באשר לזהותו, ולבסוף גם מגלה כוכב הלכת השתכנע.

האסטרונום הסיציליאני ג'וזפה פיאצי מגלה את האסטרואיד הראשון, קרס, מבלי לדעת זאת כלל. הקולגות שלו העריכו שזהו כוכב הלכת שאותו הם מחפשים בין צדק ומאדים, בעקבות תחזיות שמוצאן בסוף המאה ה-16. הם היו כבולים להנחה שהם עצמם כנראה ידעו שהיא אינה מוצדקת מדעית. ולמרות זאת, זהותו השגויה של קרס נותרה ברשומות במשך חצי מאה! לימים התברר שקרס, שנקרא על שמה של האלה הפטרונית של סיציליה, הוא בכלל אסטרואיד אחד מני רבים בחגורת האסטרואידים. אבל צחוק הגורל: ב-2006, לאחר שפלוטו הוגדר מחדש ככוכב לכת ננסי, גם קרס הוגדר ככזה.

האסטרונום הגרמני יוהאן גוטפריד גאלה מגלה את נפטון לפי חישובים מתמטיים קודמים. לאחר שבתחילת המאה ה-19 חישובים הצביעו על סטייה במסלול אורנוס המעידה על השפעתו של גוף עלום, המתמטיקאי האנגלי ג׳ון קאוץ׳ אדאמס חישוב מסלול של כוכב לכת שמיני שיסביר את הסטייה. המתמטיקאי הצרפתי אורבן לה-ורייה ביצע חישוב דומה, ושלח את גאלה למצוא את כוכב הלכת. במהרה התגלה נפטון במרחק מעלה מחישובי לה-ורייה, ועשר מעלות מאלו של אדאמס. בסוף שנות התשעים התגלעה מחלוקת בין צרפת ובריטניה לגבי הקרדיט בעקבות חשיפת מסמכים של אדאמס, אך כיום מוסכם שלשני המתמטיקאים מגיעה הכרה.

האסטרונום האמריקני קלייד טוֹמְבּוֹ מגלה את פלוטו בתצפית במצפה הכוכבים לואל באריזונה, ובכך משלים את תשעת כוכבי הלכת הקלאסיים. החיפושים אחר כוכב לכת תשיעי החלו לאחר גילוי נפטון; מדענים העריכו שכוכב לכת נוסף מסביר סטיות במסלולם של נפטון ואורנוס. ב-1909 החל פריוול לואל לחפש אחר כוכב לכת זה - עד מותו. החיפושים במצפה הכוכבים חודשו רק ב-1929 בהובלת קלייד טומבו, בחור בן 23. פחות משנה לאחר מכן, בעקבות צילום שיטתי של השמיים שמטרתו זיהוי של הבדלים במיקומי הכוכבים בתצלומים, טומבו גילה את פלוטו. החל מ-2006 נחשב פלוטו כוכב לכת ננסי.

האסטרונומים הקנדים ברוס קמבל, ג׳ ווקא וסטיבנסון יאנג מגלים לראשונה כוכב הלכת מחוץ למערכת שמש - תגלית שמקבלת את אישורם של חוקרים אחרים. בשל מוגבלויות המכשירים בהם השתמשו באותה העת, ובשל האפשרות שמדובר בכלל בכוכב מסוג ננס חום, הם לא מיהרו להכריז על גילוי כוכב לכת, כך שבמשך מספר שנים היתה אי-ודאות בקהיליית המחקר באשר לזהות העצם. רק ב-2003 זכו התצפיות הראשוניות לאישוש והתברר שאכן מדובר בכוכב לכת המקיף את הכוכב Gamma Cephei, הידוע גם כאלראי.

מתגלה הגוף הראשון בחגורת קוּיְפֶּר, אסופת גופים הנעים סביב השמש מעבר למסלולו של כוכב הלכת נפטון. הגוף זכה לשם 1992 QB1 וגילויו מסמל את הצטרפותה של משפחה חדשה של גופים למערכת השמש. כבר בשנות השמונים, מודלים ממוחשבים חיזקו את ההשערה בדבר קיומה של ״חגורה״ זו. דיוויד ג׳וויט וג׳יין לו גילו את הגוף בתצפיותיהם ממצפה כוכבים בהוואי. הם הציעו לקרוא לתגליתם ״סמיילי״, אך השם כבר ניתן לאסטרואיד אחר הקרוי על שמו של האסטרונום צ׳רלס סמיילי.

קשה להצביע על ממציא מובהק אחד לטלסקופ. מלטש עדשות פלמי בשם הנס ליפֶּרסהיי רשם את ההמצאה כפטנט. אך לא רק שהמכשיר היה פרימיטיבי למדי ביכולת ההגדלה שלו, אלא שליפרסהיי לא ממש בנה אותו במטרה לערוך תצפיות אסטרונומיות. דווקא גלילאו גליליי, שלא רק שיפר את הטלסקופ אלא גם השתמש בו לשם תצפיות שמיים, נחשב כיום לממציא הטלסקופ.

הטלסקופים הראשונים פתחו עולם חדש בפני האסטרונומים והציתו את הדמיון. ב- 1609 המתמטיקאי האנגלי תומס הריוט מפנה את הטלסקופ שלו לירח ומגלה עולם חדש שניתן למפות. שנה לאחר מכן, הוא כבר צופה בכתמי שמש. הריוט הקדים את גלילאו גליליי במספר חודשים במיפוי הירח, זאת למרות שהוא לא ממש הבין מהם הכתמים על פני הירח שהוא העתיק לדף הנייר, ולא ידע לומר שאלה מכתשים.

המדען האיטלקי הדגול גלילאו גליליי מפנה לראשונה טלסקופ לשמי הלילה, ומגלה את ארבעת הירחים הגדולים של צדק, את מופעי נוגה, את כתמי השמש ועוד. גלילאו שיפר את טכנולוגיית הטלסקופ באופן שאפשר לו לצפות בעצמים בהגדלה פי 20. כשצפה לראשונה בצדק, חשב שזיהה שלושה כוכבים, אלא שבחודשיים הבאים גילה שהם נעים סביב צדק. מעבר להדגמת חשיבותו הגדולה של הטלסקופ לאסטרונומיה, ההוכחה לכך שגופים שמימיים מקיפים גוף שאינו כדור-הארץ ערערה על המודל הקוסמי של תלמי, המציב את כדור-הארץ במרכז היקום, כשכל הגופים ביקום נעים סביבו. וכך גלילאו אישש, למעשה, את התיאוריה של קופרניקוס.

הפיזיקאי אייזק ניוטון מגלה שאפשר לכנס את קרני האור למוקד אחד לא רק בעזרת עדשה, אלא באמצעות החזרתן למוקד משותף בעזרת מראה קעורה. הוא בנה טלסקופים שבהם האור מוחזר אל המוקד המצוי בקדמת הטלסקופ ממראה קעורה בצידו האחורי של הטלסקופ. הטלסקופ מחזיר האור שהמציא ניוטון (Reflecting Telescope) החליף את הטלסקופ שובר האור של גליליי (Refracting Telescope), וכיום הטלסקופים שמשמשים אותנו בנויים לפי התגלית של ניוטון; כל הטלסקופים, מאלה של חובבים ועד לטלסקופ החלל האבל, משתמשים במערכת של מראות כדי לאסוף את האור וליצור דמות של עצם מרוחק.

ג'ון דרייפר האנגלי-אמריקני, מחלוצי הצילום, מצליח לצלם לראשונה את הירח המלא מבעד לטלסקופ. הוא עושה זאת כמעט עשור וחצי לאחר שהממציא הצרפתי ז'וזף ניספור נייפס מפיק לראשונה תצלום באמצעות שיטת הקמרה אובסקורה. חלוץ הצילום לואי דאגר אמנם הקדים את דרייפר בשנתיים בכך שתיעד לראשונה את חרמש הירח, אבל תצלומו של דרייפר סיפק לראשונה תמונה מפורטת שמנציחה את פניו המלאים של הלוויין העתיק של כדור-הארץ.

קארל יאנסקי, מהנדס ופיזיקאי אמריקני, עורך את התצפית הראשונה ברדיו טלסקופ. יאנסקי, שעבד במעבדות בל, התבקש לזהות את המקור להפרעות טבעיות שאחראיות לשיבוש באיכות הקליטה של שירות הרדיו-טלפונים של בל. יאנסקי גילה הפרעה שמקורה מאותות בשביל החלב - שנמשכת 23 שעות ו-56 דקות. העובדה שישנה קרינת גלי רדיו המגיעה מהשמיים היתה חידוש גדול, וכך נוסד תחום מחקר חדש.

המעבורת דיסקברי של נאס"א משגרת את טלסקופ החלל האבל - על שם האסטרונום אדווין האבל - למסלול הקפה סביב כדור-הארץ. להאבל מראה בקוטר 2.4 מטר, והוא סיפק את התצלומים האיכותיים הראשונים בהפרדה גבוהה של גרמי שמים רחוקים. הוא נחשב אחד הכלים החשובים ביותר בהיסטוריה של חקר החלל ותצלומיו המרהיבים הפכו לשם דבר ברחבי העולם. הטלסקופ תרם להערכת מידת האצת התפשטות היקום; סיפק תמונות חדשות של גלקסיות מהיקום הקדום, ושפך אור על תופעות הקוואזרים, תהליכי התנגשות בין גלקסיות, היווצרות כוכבים ומערכות פלנטריות, סופרנובות ועוד. תרומותיו למחקר בלתי נדלות.

נאס"א משגרת לחלל את טלסקופ חלל שפיצר הפועל בתחום הקרינה באורכי גל אינפרה-אדום. הוא קרוי על שם ד״ר ליימן שפיצר, שכבר באמצע שנות ה-40 של המאה ה-20 הציע להציב טלסקופ בחלל. באופן יוצא דופן הוצב הטלסקופ במסלול המקיף את השמש ולא את כדור-הארץ. הטלסקופ תרם רבות לחקר היקום; בין היתר הוא צפה באור שהגיע מכוכבים קדומים מראשית היקום, היה הטלסקופ הראשון שצפה ישירות בכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, ואף גילה טבעת נוספת לשבתאי, שנחשפת באינפרה-אדום.

בתום עשר שנות מעקב אחר תנועת מאדים, האסטרונום הגרמני יוהאן קֶפְּלֵר מפרסם את ספרו "אסטרונומיה חדשה״, הנודע כאחד ההישגים החשובים ביותר של המהפכה המדעית. הספר, שיצא לאור בפראג, כלל את שני החוקים הראשונים של קפלר, לפיהם כוכבי הלכת נעים במסלול אליפטי – ולא מעגלי – כשהשמש נמצא באחד ממוקדי האליפסה; ושמהירות כוכבי הלכת גדלה ככל שהם מתקרבים לשמש, כך שהקו המחבר בינם לבין השמש מכסה שטחים שווים במרווחי זמן שווים. ניוטון בנה על עבודה זו והראה שחוקי קפלר נובעים מחוקי התנועה והכבידה שלו.

שישה כרכי ספר בשם יבשושי - "על מסלולם של גרמי השמים" - הולידו מהפיכה מחשבתית שזיעזעה את העולם המערבי. ליבה של המהפיכה היא התורה ההליוצנטרית: האסטרונום הפולני ניקולאוס קוֹפֶּרְנִיקוּס טוען שלא רק שהאדם וכדו"א אינם מרכז היקום, אלא שגם כוכבי הלכת סובבים סביב השמש. מדענים לא העזו לאמץ אותה בפרהסייה, כיוון שפחדו מהכנסיה. האגדה מספרת כי העותק הראשון של ספרו המכונן של קופרניקוס הגיע לידיו ממש ביום מותו וכי התעורר לרגע קט, הביט בספר ומת בשלווה.

מהמהפיכה הקופרניקאית שהחלה ב- 1543, נבטו רעיונות קשים לעיכול. איך אפשר היה לדמיין אז את טענתו של האסטרונום האיטלקי ג'יורדנו ברונו ב- 1584, שהיקום אינסופי ושאין בו מרכז כלל? ברונו אף טען כי כוכבי השמיים הם שמשות עם כוכבי לכת משל עצמן, מה שאומר שעשויים להיות קיימים עולמות נוספים רבים מספור. ב- 1600 הוא הוצא להורג בשריפה על ידי האינקוויזיציה, כשלשונו ממוסמרת ללסתו ושקית אבק שריפה לראשו.

האסטרונום הגרמני יוהאן בָּאיֵיר מפרסם את אטלס הכוכבים הנודע אורנומטריה (Uranometria) – שלראשונה מקיף את כל השמיים. האטלס הסתמך על קטלוג הכוכבים של טיכו ברהה עבור שמי הצפון, אך גם כלל לראשונה 12 קבוצות כוכבים מחצי כדור-הארץ הדרומי. לכן נחשב אטלס הכוכבים של באייר האטלס המקיף ביותר עד אותה העת, עם כ-1,200 כוכבים. הספר המקורי עשוי לוחות נחושת שעליהן נחרתו קבוצות הכוכבים. עד היום נקראים אטלסים רבים על שם ספר זה, אורנומטריה.

המדען האיטלקי הדגול גלילאו גליליי מפנה לראשונה טלסקופ לשמי הלילה, ומגלה את ארבעת הירחים הגדולים של צדק, את מופעי נוגה, את כתמי השמש ועוד. גלילאו שיפר את טכנולוגיית הטלסקופ באופן שאפשר לו לצפות בעצמים בהגדלה פי 20. כשצפה לראשונה בצדק, חשב שזיהה שלושה כוכבים, אלא שבחודשיים הבאים גילה שהם נעים סביב צדק. מעבר להדגמת חשיבותו הגדולה של הטלסקופ לאסטרונומיה, ההוכחה לכך שגופים שמימיים מקיפים גוף שאינו כדור-הארץ ערערה על המודל הקוסמי של תלמי, המציב את כדור-הארץ במרכז היקום, כשכל הגופים ביקום נעים סביבו. וכך גלילאו אישש, למעשה, את התיאוריה של קופרניקוס.

המדען האנגלי אייזיק ניוטון מפרסם את ספרו המהפכני "פרינקיפיה מתמטיקיה״ – ובעברית, ״עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע" – מהיצירות המדעיות החשובות ביותר בהיסטוריה האנושית. הספר על שלושת כרכיו כולל את חוקי התנועה והכבידה של ניוטון. הוא מציג את תנועות כל העצמים ביקום ככפופות לחוקי טבע אוניברסליים, הרמוניים ורציונליים. פרדיגמת המכניקה הקלאסית שאותה ייסד שלטה בעולם הפיזיקה במשך מאות שנים ועיצבה את עולמנו הפיזי והמדעי המודרני. בכך השלים ניוטון את המהפכה הקופרניקאית שהסיטה את כדור-הארץ ממרכז העולם.

למרות שהארץ נראית שטוחה, כבר בין המאות ה-6 ל-3 לפני הספירה העריכו פילוסופים יווניים כמו פיתגורס ואפלטון, כי הם למעשה עומדים על כדור כל כך עצום, שאין הם יכולים לראות את כדוריותו. איש אינו יודע איך הם הגיעו למסקנה הנחרצת כי הארץ היא כדורית אך אריסטו, בן המאה ה-4 לפנה"ס, שם לב לכוכבים שנראים בדרום אך לא בצפון ואף העריך שכל חלקי הארץ נמשכים בשווה לעבר המרכז, נדחסים ומתקבצים אליו, ולכן הם יוצרים צורת כדור.

יש מי שרואים באסטרונום ההלניסטי הִיפַּרְכוֹס גדול האסטרונומים של העת העתיקה. מעט ידוע על חייו, אך מחקריו הרבים הותירו רושם שלא חלף גם כעבור יותר מאלפיים מאתיים שנה. מלבד היותו אבי הטריגונומטריה, תרומותיו האסטרונומיות כוללת את יצירת קטלוג הכוכבים הראשון, בו תיעד את תצפיותיו באשר למיקומי כוכבים; גילוי נקיפת כדור הארץ – התנועה המחזורית של ציר הסיבוב של כדור-הארץ שבה כיוונו משתנה ביחס לגרמי שמיים אחרים; מדידות של מיקומם ותנועתם של השמש והירח; ויצירת סולם דרגות לעוצמת אור הכוכבים, שבבסיסו משמש אסטרונומים גם כיום.

מלך קסטיליה אלפונסו העשירי אוסף בטולדו צוות מלומדים להכנת לוחות לחיזוי מיקומם של השמש, הירח וכוכבי הלכת. הלוחות האלפונסיניים היו הלוחות האסטרונומיים הפופולריים באירופה, וגם קופרניקוס השתמש בהם בעבודתו. הצוות של אלפונסו, שכלל יהודים כמו גם מלומדים מקורדובה, סביליה, גאסקוני ופריז, עדכן למעשה לוחות שהוכנו ב-1080 על ידי אסטרונומים ערבים על בסיס המודל הקוסמי של תלמי. לפי אנקדוטה לא אמינה במיוחד, כשאלפונסו שמע על המערכת המורכבת של תלמי, המציבה את כדור-הארץ במרכז היקום, אמר: ״אם אלוהים היה מתייעץ אתי לפני הבריאה, הייתי ממליץ לו על משהו פשוט יותר״.

המדען היווני אראטוס-תנס (Eratosthenes) מודד את היקף כדור הארץ! איך הוא עושה זאת? הוא יודע שבצהרי היום הארוך בשנה בעיר אסואן שבדרום מצרים, השמש נמצאת בזווית ישרה ואין צל. אבל באלכסנדריה שבצפון, באותו זמן בדיוק, יש צל. כלומר, במקומות שונים השמש פוגעת בזוויות שונות, מה שאומר שאנחנו חיים על כדור ענק והמרחק בין הערים הוא רק קצה של פלח בכדור. חישוב זווית קרני האור באלכסנדריה יחד עם המרחק בין הערים אפשר לארטוסתנס לחשב את ההיקף כולו.

המדען היווני פטולמאיוס קלאודיוס, הידוע יותר בשם תַּלְמַי, כותב את האלמגסט ובו עיקרי התורה הגיאוצנטרית, שלפיה כדור הארץ במרכז היקום. תלמי שלל את האפשרות שכדור הארץ הוא זה שזז וסובב סביב עצמו, אילו זה היה נכון, חשב, הרי שהציפורים והעננים וכל הדברים שהיינו זורקים לאוויר היו נסוגים מיד לאחור, לכיוון מערב. נשמע הגיוני, לא? ואכן התורה הגיאוצנטרית (השגויה!) החזיקה מעמד כ- 1500 שנה.

האסטרונום הפרסי עבד אל-רחמן אל-סופי יוצר את “ספר כוכבי השבת״ - אטלס כוכבי השמיים. הספר מרכז מידע מדויק על מיקומם, בהירותם ואף צבעם של למעלה מאלף כוכבים המאורגנים לפי קבוצות, תוך הסתמכות על ספרו הנודע של האסטרונום היווני תלמי, האלגמסט. אל-סופי ביקש לעדכן את העבודה של תלמי בהתאם לידע שהצטבר בידי אסטרונומים ערבים. בספר, שנכתב בערבית, נכלל התיעוד והאיור הראשון של גלקסיית אנדרומדה, שאותה מתאר אל-סופי כ״ענן קטן״.