Astronomi, gök bilimi ya da gökbilim gök cisimlerinin kökenlerini, evrimlerini, fiziksel ve kimyasal özelliklerini açıklamaya çalışan doğa bilimi dalıdır. Astronominin sınırlı ve özel bir alanı olan gök mekaniği ile karıştırılmaması gerekir. Astronomi daha açık bir deyişle, yörüngesel cisimleri ve Dünya atmosferinin dışında gerçekleşen, yıldızlar, gezegenler, kuyrukluyıldızlar, kutup ışıkları, gökadalar ve kozmik mikrodalga arkaalan ışınımı gibi gözlemlenebilir tüm olay ve olguları inceleyen bilim dalıdır.
İstatistik veya sayım bilimi, belirli bir amaç için veri toplama, tablo ve grafiklerle özetleme, sonuçları yorumlama, sonuçların güven derecelerini açıklama, örneklerden elde edilen sonuçları kitle için genelleme, özellikler arasındaki ilişkiyi araştırma, çeşitli konularda geleceğe ilişkin tahmin yapma, deney düzenleme ve gözlem ilkelerini kapsayan bir bilimdir. Belirli bir amaç için verilerin toplanması, sınıflandırılması, çözümlenmesi ve sonuçlarının yorumlanması esasına dayanır. Bu çerçevede yapılan işlemlerin tümüne sayımlama denir.
Gök ölçümü, gökölçüm veya astrometri, yıldızların ve diğer gökyüzü cisimlerinin konumlarının ve hareketlerinin yüksek hassasiyetle hesaplanmasını içine alan bir gök bilimi dalıdır. Astrometrik ölçümlerden elde edilen bilgiler kinematik, Güneş Sistemi'nin fiziksel kökeni ve galaksimiz Samanyolu ile ilgili bilgiler sunar.
Meteoroloji veya hava bilgisi, atmosferde meydana gelen hava olaylarının oluşumunu, gelişimini ve değişimini nedenleri ile inceleyen ve bu hava olaylarının canlılar ve dünya açısından doğuracağı sonuçları araştıran bir bilim dalı. Türkçeye, Fransızca météorologie sözcüğünden geçmiştir. Ayrıca meteoroloji bilimi, Dünya'daki atmosferin her türlü fiziksel, dinamik ve kimyasal durumuyla ve yeryüzüne yakın atmosfer ile etkileşimleriyle ilgilenmektedir.
Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.
Astronom, astrofizikçi ya da gök bilimci, Dünya'nın kapsamı dışındaki belirli bir soru veya alan üzerine çalışan astronomi alanında uzmanlaşmış bir bilim insanıdır. Gözlemsel veya teorik astronomide yıldızlar, gezegenler, uydular, kuyruklu yıldızlar ve gökadalar gibi astronomik nesneleri gözlemlerler. Astronomların çalıştığı konular veya alanlar arasında gezegen bilimi, güneş astronomisi, yıldızların kökeni veya evrimi ile gökadaların oluşumu gibi konular yer alır. İlgili ancak farklı bir konu olan fiziksel kozmoloji ise Evren'i bir bütün olarak inceler.
Johannes Kepler ; Alman gök bilimci, matematikçi ve astronomdur. 17. yüzyılın bilimsel devriminde, "Astronoma Nova", "Harmonik Mundi" ve "Kopernik Astronomi Özeti" adlı çalışmalarına bağlı olarak şahsen ortaya çıkardığı Kepler'in gezegensel hareket yasaları ile tanınır. Bu çalışmaları Isaac Newton’un evrensel yer çekimi kuvveti teorisine dayanak sağlamıştır.
Doğa bilimleri, gözlem ve deneylerden elde edilen ampirik kanıtlara dayalı olarak doğal olayların tanımlanması, anlaşılması ve tahmin edilmesiyle ilgilenen bilim dallarından biridir. Akran değerlendirmesi ve bulguların tekrarlanabilirliği gibi mekanizmalar, bilimsel ilerlemelerin geçerliliğini sağlamaya çalışmak için kullanılır.
Teorik fizik, fiziğin matematiksel modellemeler ve fiziksel nesnelerin soyutlandırılmaları çalışmaları ve doğa olaylarını açıklayan, gerçekselleştiren ve tahmin yürüten fizik dalıdır. Bu deneysel fiziğin zıttıdır ki deneysel fizik araçlarla bu olayları soruşturur.
Görelik teorisi ya da basitçe fizikte görelilik genellikle Albert Einstein'ın iki teorisini kapsar. Bunlar özel görecelik ve genel göreceliktir.
Aristarkus, Yunan gökbilimci ve matematikçi. Sisam adasında doğdu. Evrenin merkezine dünyayı değil de güneşi koyan günmerkezlilik inanışının bilinen ilk savunucularındandı. Pisagor'dan ve Filolaos'dan etkilendi. Her ikisi de güneşi merkeze koymalarına rağmen, gezegenlerin diziliş sırası açısından Filolaos'dan farklı görüşlerde oldu. Onun astronomik fikirleri 1800 yıl boyunca geçerliliğini sürdüren Aristo ve Batlamyus'un yermerkezli teorileri karşısında rağbet görmedi, ta ki Kopernik, Kepler ve Newton'un buluşlarına kadar. Ay'daki Aristarkus Krateri'ne onun adı verilmiştir.
Matematiksel model, bir sistemin matematiksel kavramlar ve dil kullanılarak tanımlanmasıdır. Matematiksel model geliştirme süreci, matematiksel modelleme olarak adlandırılır. Matematiksel modeller, doğa bilimlerinde ve mühendislik disiplinlerinde bunun yanı sıra sosyal bilimlerde kullanılır. Matematiksel modelleri daha çok fizikçiler, mühendisler, istatistikçiler, operasyon araştırma analistleri ve ekonomistler kullanır. Model, bir sistemi açıklamaya, farklı bileşenlerin etkilerini incelemeye ve bir davranış hakkında öngörüde bulunmak için yardımcı olabilir.
Fizik, felsefe ürünü bir çalışma alanıdır ve bu yüzden 19. yüzyıla kadar doğa felsefesi diye adlandırıldı. Ünlü fizik bilgini Isaac Newton (1642-1726) bile temel yapıtını "Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri" olarak adlandırmış ve kendisini de bir doğa filozofu olarak görmüştür. Günümüzde ise fizik; madde, enerji ve bunların birbiri arasındaki ilişkiyi inceleyen bir bilim dalı olarak tanımlanır. Fizik bir bakıma en eski ve en temel kuramsal bilimdir; onun keşifleri doğa bilimleri'nin her alanı hakkındadır çünkü madde ve enerji; doğanın temel ögeleridir. Diğer bilim dalları genellikle kendi alanlarıyla sınırlıdır ve fizikten sonradan ayrılıp bir bilim dalı olmaya hak kazanmış diye düşünülebilinir. 16. yüzyılda fizik doğa bilimlerinden ayrılmış, Rönesans dönemi sonrasında hızla artan bilgi birikimi ile mekanik, optik, akustik, elektrik gibi alt bilim dalları ortaya çıkmıştır. Fizik günümüzde klasik fizik ve modern fizik olarak ikiye ayrılır.
Astronomi, kökenleri tarih öncesi dönemin dini, mitolojik, kozmolojik, takvimsel, astrolojik inanç ve uygulamalarına dayanan, antik çağlara kadar uzanan en eski doğa bilimlerinden biridir. Bunların izleri, uzun süre halk ve devlet astronomisi ile iç içe geçmiş bir disiplin olan astrolojide hala görülmektedir. Astronomi ve astroloji, Avrupa'da 1543 yılında başlayan Kopernik Devrimi sırasında tam olarak ayrılmamıştır. Bazı kültürlerde astronomik veriler astrolojik tahminler için kullanılmıştır.
Bilimsel kuram; iyi kanıtlanmış, sürekli olarak test edilen ve doğrulanan deney ve gözlem ile bilimsel metot aracılığıyla elde edilen, doğanın bazı yönlerinin açıklamasıdır. Tüm bilimsel bilgiler gibi, bilimsel kuramlar doğaları gereği tümevarımsaldır, tahmin edilebilir gücü ve açıklayıcı kuvveti amaçlar. Bilimsel bir kuramın gücü, açıklayabildiği durumların çeşitliliği, anlaşılabilirliği ve kolaylığı ile ilişkilidir. Yeni bilimsel kanıtlar elde edildikçe, yeni bulgulara uymaması durumda, bilimsel bir kuram reddedilebilir ya da değiştirilebilir. Böyle durumlarda, daha doğru bir kuram benimsenir. Bazı durumlarda, doğruluğu kesin olmayan, değiştirilmemiş bir bilimsel kuram, özel bazı durumlara benzerliği açısından kullanışlı ise yine de kuram olarak ele alınır. Bilimsel kuramlar test edilebilir ve yanlış/çürütülebilir tahminler üretebilirler. Bilimsel kuramlar doğal olaylardan sorumlu bazı nedensel elementleri açıklarlar ve fiziksel evrenin yönleri ile elektrik, kimya, astronomi gibi özel araştırma alanlarını tahmin etmek ve açıklamak için kullanılırlar. Bilim insanları kuramları, teknolojiyi geliştirmek ve hastalıklara çare bulmak gibi amaçlar dışında, daha sonraki bilimsel bilgiler için temel olarak da kullanırlar. Bilimsel kuramlar, bilimsel bilginin en güvenilir, en kesin ve kapsamlı formudur. Bu, varsayım, hipotez ya da tahmin anlamlarına gelebilen kuram kelimesinin genel kullanımından büyük ölçüde farklıdır.
Kopernik günmerkezliliği, Nicolaus Copernicus tarafından geliştirilen ve 1543 yılında yayımlanan bir astronomik modeldir. Bu modele göre Güneş, evrenin merkezinde hareketsiz olarak konumlandırılmıştı ve her şeyin başlangıcı olarak kabul edilirdi. Modern astronomik ve bilimsel gelişmelerin başlangıç noktası olarak gösterilir. Dünya ve diğer gezegenler ise sabit Güneş etrafında, sabit hızla periyodik hareketler yapmaktadırlar.
Yunan astronomisi klasik antik dönemde Yunan dilinde yazılmıştır ve antik Yunan, Helenistik, Greko-Romen ve geç dönem antik çağlarını kapsar. Yunanca, Helenistik dönemden Büyük İskender'in fethini takip eden süreçte bilimin dili haline geldiği için antik Yunan astronomisi coğrafi sınırları aşmıştır. Bu yüzden Helenistik astronomi olarak da adlandırılır. Helenistik ve Roma dönemleri boyunca Yunan olan veya olmayan birçok astronom, çalışmalarını Yunan geleneklerini kullanarak Ptolemaios krallığındaki İskenderiye kütüphanesini de içeren büyük bir enstitüde yürütüyordu.
Bilim tarihi, hem doğa hem de toplumsal bilimler dahil olmak üzere bilimsel bilgi ve bilimin gelişiminin incelenmesidir. 18. yüzyıl ile 20. yüzyıl arası dönemde, öteden beri yanlış bilindiği düşünülen olguların bilimsel gerçeklerle değiştirilmesi yolunu izlemiştir.
Matematiksel istatistik, istatistiksel veri toplama tekniklerinin aksine, matematiğin bir dalı olan olasılık teorisinin istatistiğe uygulanmasıdır. Bunun için kullanılan özel matematiksel teknikler arasında matematiksel analiz, doğrusal cebir, stokastik analiz, diferansiyel denklemler ve ölçü teorisi bulunur.
Astronomide ve özellikle astrodinamikte, uzaydaki bir nesnenin zamanın belirli bir anındaki salınımlı yörüngesi, tedirginlikler olmasaydı merkezi cisim etrafında sahip olacağı kütleçekimsel Kepler yörüngesidir. Yani, mevcut yörünge durum vektörleriyle örtüşen yörüngedir.
