“盖天说”和“浑天说”
我国古代最早提出的一种宇宙结构学说是“盖天说”。这种学说认为天是圆形的，好像一把大伞盖在地上；地是方形的，好像一个棋盘。因此，这种学说又叫“天圆地”。
这种学说是在古人肤浅的观察中生成的，漏洞百出，很难自圆其说。于是，人们又不断地对“盖天说”进行修改。到了战国末期，出现了“新盖天说”。新盖天说认为，天像扣着的斗笠，地像扣着的盘子，天和地不相交，天地之间相距8万里。盘子的最高点是北极。太阳围绕着北极旋转，太阳落下山，并不是落到地面以下，而是到了我们看不见的地方。盖天说在我国古代影响极大，对古代数学和天文学的发展有重要的指导作用。
盖天说之后，东汉的天文学家张衡提出了“浑天说”。浑天说认为，天与地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系，地是蛋黄，它被像蛋白一样的天包裹着。具体地说，天的形状不是标准的圆球，而是一个南北短、东西长的半椭圆球。大地也是一个球，它浮在水上，回旋漂荡着。
盖天说无法解释日月星辰东升西落的现象，浑天说却能。此说认为日月星辰附着在天球上，白天，太阳升到我们可见的天空中，日月星辰落到地球的背面去；夜晚，太阳落到地球的背面去，星星和月亮升起来。星、月和太阳交替升起，周而复始，便出现了有规律的黑夜和白昼。
浑天说出现后，并没有立即取代盖天说，两种说法相互争执。但是，浑天说明显得更具优势，它除了能解释许多盖天说无法解释的现象外，还有当时最先进的天文仪器一浑仪和天仪来帮助论证。因此，它在我国古代天文领域中曾称霸上千年。
古代人的太阳钟——日晷
在钟表没有发明之前，人类曾使用过一种古老的太阳钟一日暑来计时间。日暑是根据太阳东升西落的运动，利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。日暑通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“暑针”，它垂直地穿过石制圆盘的中心。圆盘叫做“暑面”，安放在石台上呈南高北低状，使暑面平行于天球赤道面。这样，暑针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。
暑面的正反两面刻有12个大格，每个大格代表2个小时。当太阳光照在日暑上时，暑针的影子就会投向暑面，太阳由东向西移动，投向暑面的暑针影子便慢慢地由西向东移动。暑面的刻度是不均匀的。于是，移动着的暑针影子好像是现代钟表的指针，暑面则是钟表的表面，以此来显示时间。
早期的天文着作
最早的天文学研究的方法是天体测量学。古埃及人根据天狼星在空中的位置来确定季节；古代中国人早在公元前7世纪就制造了制定节令的圭表，通过测定正午日影的长度拟定节令(回归年或阳历年。古人依靠对星的观测，绘制星图，划分星座，编制星表。
春秋战国时期，齐国的天文学家甘德着有《天文星占》八卷，魏国人石申着有《天文》八卷。后人将这两部着作合为一部，称为《甘石星经》。这是我国、也是世界上最早的一部天文学着作。我国现存最早的天文着作是汉代史学家司马迁所着的《史记斯·天官书》。司马迁在此书中记下了558颗星，创造了一个生动的星官体系，奠定了我国星官命名的基5出。
郭守敬与简仪
郭守敬（1231-1316)，中国元朝天文学家(数学家、水利专家和仪器制造家。他对浑仪进行了改进，发明了简仪。
当年，郭守敬只保留了浑仪中最主要最必需的两个圆环系统，并且把其中的一组圆环系统分出来，改成另一个独立的仪器，再把剩余系统的圆环完全取消。然后，他把原来罩在外面作为固定支架用的那些圆环也全都撤除，只留下仪器上的一套主要圆环系统。最后，他用一对弯拱形的柱子和另外四根柱子，承托住留下的这个系统。这种结构，比原来的浑仪更实用，更简单，所以取名“简仪”。在欧洲，直到300多年后的1598年，丹麦的天文学家第谷才发明了与简仪相似的天文仪器。
凝望天空——天文台
天文台的选址
世界上的光学天文台大多建立在高山上。这不是为了更接近星空，而是因为高山上观测环境好，空气质量稳定，晴天多，光污染小，不易受到人为干扰。
天文台的屋顶
装有光学天文望远镜的天文台的顶部都是半球形，可以转动，这样当天文学家需要跟踪观察某一个运动的星体的时候，就可以转动望远镜，实现持续观测这个天体的目的。
第谷天文台
着名天文学家第谷·布拉赫毕生致力于天文仪器制造和天文研究。1576年，他在赫芬岛上修建天文台，这座天文台被誉为“天堡”，它规模宏大，设备齐全，所用的天文仪器几乎都是第谷自己设计制造的。
玛雅古天文台
玛雅古天文台建于公元1世纪，它是一组建筑群，从一座金字塔上的观测点望去，东方、东北方和东南方的庙宇分别是春（秋）分、夏至和冬至日出的方向。
格林尼治天文台
世界着名的英国格林尼治天文台建于1675年。1884年华盛顿会议决定格林尼治时间为世界标准时间。院内的子午线标志，即0°经线，为东西半球的分界线。
太空之眼-太空望远镜
着名的哈勃空间望远镜是目前最先进的太空望远镜。它的诞生就像16世纪伽利略望远镜的出现一样是天文学发展道路上的一个里程碑。
哈勃简介
1990年4月，美国航空航天局的“发现号”航天飞机将哈勃望远镜送人太空，从此，它就在离地球表面590千米高空的轨道上运行。哈勃望远镜的重瞳有11.6吨，光学透镜直径达2.4米，其观测能力非常强大，可以接收到很远的天体发出的微弱光线。
工作的秘密
在太空里，哈勃太空望远镜的使用受到很多限制，它不能使用常规电源、旋转座架及用光缆线来连接监控计算机，而要使用提供能量的太阳能电池板，用来调整方向的反应轮及与地球交流的无线电天线。
卓有成效的工作
哈勃望远镜由美国马里兰州戈达德太空飞行中心发出的无线电指令控制，截至目前，它已通过向地面上的天文学家们发送无线电波的方式提供了一些极有价值的图片。
先进设备
哈勃太空望远镜携带了宽视场行星照相机、暗弱天体照相机、暗弱天体摄谱仪、高分辨率摄谱仪、高速光度计以及精密制导遥感器等先进设备。
哈勃的优势
宇宙中的天体辐射到地球的光线会被地球的大气层阻挡或折射，使望远镜接收到的天体影像模糊不清，而哈勃望远镜处在没有大气影响的太空轨道上，因此它拍摄的星空图片的质量要比地面上的大型望远镜拍摄的图片好得多。
20世纪30年代，美国无线电工程师雷白发明了第一架射电望远镜。射电望远镜不同于光学望远镜，它接收的不是天体的光线，而是天体发出的无线电波。
它的样子与雷达接收装置非常相像。它最大的特点是不受天气条件的限制，不论刮风下雨，还是白天黑夜，都能观测，而且观测的距离更加遥远。
射电望远镜为什么会有这么大的本事呢？我们知道，宇宙中的天体都能发出不同波长的辐射，但我们的眼睛只能看见可见光范围内的辐射，对可见光之外的7射线、？射线、紫夕卜线、红夕卜线和无线电波却视而不见。射电望远镜能接收各种波长的辐射，因此，还能观测到光学望远镜看不到的天体呢！随着射电望远镜的发展，天文学又前进了一大步，先后发现了类星体、星际有机分子、微波背景辐射和中子星。
先进的射电望远镜
访问地球的邻居——行星探测器
航天事业轰轰烈烈地发展了几十年，人类并不仅仅满足于探索自己居住的地球和赖以生存的太阳。人类已经向太阳系中派遣了几十个探测器，这些探测器帮助人类捕获了很多资料，让生活在地球上的人们更加了解这些“邻居”。
“水手号”金星探测器
从1962年7月22日开始，美国先后发射了10个“水手号”金星探测器。其中最成功的要数1973年11月3日发射的“水手10号”，它不但对金星进行了探测，而且还借助金星的引力3次飞跃水星，对水星进行了成功的探测。
“尤利西斯”号太阳探测器
1990年10月6日，美国“发现号”航天飞机将“尤利西斯号”太阳探测器送入太空。它的任务是探测太阳两极的磁场、宇宙射线、宇宙尘埃、X射线和太阳风等。
“火星拓荒者号”
1997年7月4日，美国的“火星拓荒者号”太空船降落在了火星表面。它的任务就是搜集火星表面的数据，拍摄火星照片并且将其传回地球。“火星拓荒者”的成功登陆，也为日后登陆太空船和探测车的设计作出了重要贡献。
“信使号”水星探测器
这枚水星探测器是美国在2004年发射升空的。它由美国国家航空航天局卡内基研究所以及约翰·霍普金斯大学共同研制，由“德尔塔2号”火箭送人太空，在2011年3月进人预定轨道，对水星进行为期1年的探测工作。
中国的地球探测器
中国的“实践”系列卫星既是技术实验卫星，又是科学探测卫星。它们的主要任务是在太空中观测地球以及其周围的空间环境，同时还有关于很多新技的验。
飞向太空所需的速度
我国明朝的万户，曾试图借助火箭内推力和风筝上升的力量飞上蓝天，结果为此丧命。飞向太空除了要有安全的飞行装备，还必须具备一定的速度才行。飞上太空有三种情况，每一种都要具备相应的速度才能到达。
第一宇宙速度：7.91千米/秒，达到这个速度，卫星（或飞船）就可环绕地球飞行而不掉下来，所以也叫“环绕速度”。
第二宇宙速度：11.2千米/秒，达到这个速度，卫星（或飞船）就可脱离地球，飞向其他行星，所以又叫“脱离速度”，但不能脱离太阳系。
第三宇宙速度：16.7千米/秒，达到这个速度，卫星（或飞船）就可离开太阳系，飞向其他恒星。
以上是要到达目的地的最低速度，由于空气阻力和其他因素的影响，实际上要到达目的地，还要比以上速度快一些才行。
登天的梯子——火箭
火箭是唯一一种可以飞到太空中去的飞行器。自诞生以来，世界各国已经发射了很多次火箭，把许多人造飞行器送到了太空中，火箭为人们探索太空立下了很大的功劳。
工作原理
火箭的工作利用了“作用力和反作用力”的原理。火箭燃料燃烧，产生了高温高压气体。这些气体从尾喷管高速喷出，在反作用力的作用下，箭体就向前飞去。
飞行原理
火箭推进的理论依据是牛顿第三定律：作用力与反作用力大小相等，方向相反。比如一个充满了空气的气球，如果放开气球的出气口，气球里的空气就会喷出来，而气球也会向相反的方向运动。火箭的飞行也是这个道理，只不过它需要大量的能量而已。
火箭的分类
现代的火箭按其发动机使用的能源不同，可分为化学火箭、核火箭和电磁火箭。其中化学火箭的用途最广泛，也是使用最多的一种。化学火箭以使用不同性质的燃料又可以分为固体火箭和液体火箭。
运载火箭
运载火箭是一种运载工具，它负责把人造卫星、载人飞船空间站或空间探测器等送人预定轨道。它们一般都是多级火箭，有2~4级。许多运载火箭的第一级外围捆绑有助推火箭，又称零级火箭。
多级火箭
为了有效提高火箭的飞行速度，解决其速度与重量之间的矛盾，科学家们研制出了多级火箭。这种火箭是分为一级一级的，烧完一级就扔掉一级，这样，火箭的速度就越来越快。最后，由火箭的最末一节把卫星“顶”到预定轨道。
用途广泛的人造卫星
月球围绕地球转，是地球的卫星。还有一种天体也可以围绕地球运行，但它不是天然形成的，而是人造的，因此被称为“人造卫星”。科学家用火箭把人造卫星发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，以便进行探测或科学研究。围绕哪一颗行星运转的人造卫星，我们就叫它哪一颗行星的人造卫星，比如最常用于观测地球和通信方面的，叫人造地球卫星。它们运行时，处在地球引力与自身离心力相平衡的状态下，除非科学家人为地让它从天上掉下来，否则它们不会回到地面。
所有国家在发射卫星时，总是把发射方向指向东方。这是因为地球自转的方向是自西向东的，人造卫星由西向东发射时，可以利用地球自转的惯性，从而节省燃料和推力。不过，由于世界各地的发射地所在的位置不同，发射的方向总是偏北或偏南一些。