天文学

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天文はこの項目へ転送されています。日本の元号については天文 (元号)をご覧ください。

天文学（てんもんがく、Astronomy）とは、天体や天文現象など、地球外で生起する自然現象の観測、法則の発見などを行う自然科学の一分野。地球科学や物理学の一分野とされることもあり、位置天文学・天体力学・天体物理学などから構成される。

概説

天体物理学への導入編

位置天文学は天体の位置を、天体力学は天体の運動を研究する学問で、天文学の中でも古典分野とみなされている。

現在では、天文学分野の専門化が著しく天体物理学は天文学の近代分野とみなされており、天体の物理状態や進化を研究する学問である。宇宙物理学は、天文学で観測した天体のふるまいを物理学的に解明しようとする学問である。天文学のほとんどの分野は物理学を前提として成り立っており、観測結果は物理的に説明されることがほとんどである。そのため、天体物理学と宇宙物理学は非常に近い意味で使われている。

天文学と人々の関係

天文学は、数ある科学のなかでもアマチュアが活発に活動している数少ない分野である。特定の天体を追跡したり、彗星や小惑星などの新たな星を発見するといった、様々な形でアマチュアによる活動が行われている。

用語捕捉

また、天文学で扱うスケールは日常的なスケールと比較して非常に大きくなるため、大きい数量を俗に「天文学的な～～」と表現することがある。これは、古くから「星の数ほど」といわれるほど、数多くの数量を扱うことが＝天文学との関係性で生じた言葉であると考えられている。

漢語及び和語としての「天文」

なお、「天文」という言葉には、古くから陰陽道や暦学など天体の動きの変化から未来を予測する占い分野で用いられてきたという迷信的な側面があった（天文道・暦道）。そこで明治期に英語やドイツ語の"Astronomy"を翻訳して星学（せいがく）などのこれに代わる用語が作られたものの定着せず、今日では「天文」と言えば迷信的要素とは無縁な自然科学としての天文学を指す場合がほとんどである。江戸幕府によって設置されていた観象台（参照項目：国立天文台）は、現在の気象台と天文台を併せ持つ機関として運営が行われていた。その目的は、暦の編纂、気象観測などを行うことであった。

天文学の各種分野

天文学は、天文現象へのアプローチの仕方によって大ざっぱにいって、観測天文学と理論天文学に分けることができる。観測天文学では、天体の現象を観測し、膨大なデータを収集する。理論天文学では、それらの現象を説明するモデルや理論、原理などを発見したり、作り出したりする。1980年代以降、大学や研究所の大型計算機センターに設置されたスーパーコンピュータを用いて、惑星や銀河の生成理論などにおいてはコンピュータによるシミュレーション実験も多用される。近年は、シミュレータそのものの専用計算機が開発され、多くの研究室で実験に供されるようになってきている。

より一般的には、それぞれの研究者の扱う研究対象や手法によって分野が分けられる。たとえば、銀河の挙動を中心に研究する銀河天文学など宇宙の特定の天体を扱うもの、宇宙論や星形成論など特定の問題を扱うもの、電波天文学や光赤外天文学など天体を観測する手法による分類などができる。

また科学の3要素である物理学-化学-生物学を含むため、天文学全体を天体科学と呼ぶこともある。

研究対象に基づく分類

本分類は、歴史的発展に基づき作成したものである。天文学分野で最初に研究が行われたのは、暦を研究する暦学であり、そこから、海上を移動する際に現在位置を知るために発展した位置天文学へと繋がる。そして、その位置天文学に基づく観測の結果から天体力学へと発展を遂げたものである。また、宇宙論は、神話や宗教等によって、それらは様々な伝承などの形で現在に至っている。宇宙論が、きちんと物理学的に探求されるようになったのは、近代に入ってからである。その他の、観測分野にしても同様であり、天体観測が系統的に行われるようになってからのことである。

本分類は、観測対象＝研究対象という意味もある。暦の場合には、地球の自転についての研究である。そこから発展する形で、惑星運動の研究が行われた（ケプラーの法則）。宇宙論に関しては、仮説から観測によって、ビッグバン宇宙論が確立し現在に至っている。銀河の観測については、彗星ハンターと呼ばれる人々によって開始され、大型の観測装置が設置されることになってから詳しく研究が行われるようになったものである（メシエ、ハーシェル）。最後に地球に関しては、様々な神話の時代から探求が行われ、地上で起こる現象や地理学的な知見によって、地球物理学が発展してきたものである（関連項目：地震学）。地球化学に関しては、地球全体における化学的収支を明らかにするために、研究が行われている分野である（関連項目:環境問題）。

このように、地球-地球・月系-太陽系-銀河系-宇宙の大規模構造-宇宙誕生そして進化にいたる、幅広い研究領域を扱う学問である。

観測媒体による分類

電磁波を用いる天文学

一般に温度（エネルギー）の高い物体からは波長の短い電磁波が放射されるので、短い波長を用いれば、エネルギーの高い天体現象を観測することができる。天文学を以下に波長によって分類する。なお、宇宙膨張に伴い、宇宙誕生初期に発生した光などは、より長い波長の光や赤外線、サブミリ波で観測される（関連項目：ドップラー効果）。恒星や惑星、衛星や星間ダストの出す放射スペクトルは、一般に黒体輻射の法則に従う（関連項目：ボルツマン定数）。