天體（astronomical object，亦稱celestial object）是指存在于宇宙空間中的各種物質形式，是宇宙空間中各類星體的總稱。根據天體的形成、演化及性質，可將其細分為恒星、行星、衛星、星團、星云及星系等。觀測天體的方法及測量其距離的手段多種多樣，包括但不限于視星等、三角視差及視向速度法等。

中國是世界上天文學發展最早的國家之一，早在四千多年前就有可考的文字星象記載。先民們通過觀察日月等天體變化來確定時間、方向和歷法。從古至今，中國的傳統天象觀測多應用于農業領域。司馬遷的《史記·歷書》中記載了以觀測大火星昏見東方來確定一年起始的記述。當時的人們產生了“天人感應”的觀念，《周易·系辭上》中有云：“天垂象，見吉兇，圣人象之。”意思是說天象可以預測個人的吉兇禍福或事件的成敗。歷代統治者對天文觀測予以高度重視，并設立專門機構和官員以司其事。中國古人留下了世界上最早的關于太陽黑子、彗星、客星（新星或超新星）的記錄。盡管以現代技術來看這些記錄的精確度不夠，但在當時已屬難得。其中還不乏精度較高且在科學高度發達的今天仍具有應用價值的記錄。

天體即宇宙空間中的物質存在形式，涵蓋了星系、行星、衛星、恒星、星云、黑洞、彗星、流星體、星際氣體及星際塵埃等自然物體。這些天體廣泛分布于宇宙的不同區域，借助紅外、紫外及X射線等觀測手段，人類得以對其進行觀測與研究。

史前時代

在史前時代（自人類出現至公元前4000年奴隸制產生前的原始社會時期），由于光污染較少，人們能夠觀測到極為暗淡的星光，包括部分深空天體。其中，銀河星系作為最顯著的深空天體之一，在當時并未被計入。同樣，由“北斗七星”中大部分恒星組成的大熊座星團也未被考慮在內。然而，一些明亮的星團，如金牛座中的昴星團（M45）和畢星團，早在有記載的歷史之前便已被人們所熟知。

古代天文學家的觀測

• Aristotle（亞里斯多德）：約在公元前325年，對疏散星團M41進行了觀測記錄，該星團成為古代觀測記錄中的最暗天體。同時，他可能也觀測到了天鵝座的M39。
• Aglaonice（阿格萊奧妮絲）：被譽為古希臘首位女天文學家，她能夠預測月食的時間和大致區域，顯示了其卓越的天文觀測能力。
• Hipparchus（伊巴谷）：著名希臘天文學家，于公元前146年至127年在Rhodes進行觀測，并編制了首份星表。他在公元前134年觀測到天蝎座出現的“新星”，這一事件可能促使他編制了星表。
• Ptolemy（托勒密）：在其于公元127-151年編寫的《天文學大成》（Almagest）中，列出了7個天體，其中部分天體繼承自Hipparchus的觀測成果。

望遠鏡的引入與深空天體的發現

• Galileo（伽利略）：1609年，伽利略將望遠鏡引入天文學領域，通過望遠鏡發現鬼星團（M44）實為星團而非星云。
• Nicholas-Claude Fabri de Peiresc（佩雷斯克）：于1610年發現了首個真正的星云——獵戶星云M42，這也是首個通過望遠鏡發現的深空天體。
• Giovanni Battista Hodierna（喬瓦尼·巴蒂斯塔·霍迪爾納）：編寫了包含40個條目的星表，其中19個為真正的云霧狀天體，該星表于1654年在Palermo發表。

梅西耶星表與深空天體的系統化研究

• Charles Messier（梅西耶）：1764年，Messier發現了M3，這是首個由他首先發現的深空天體。此后十多年間，他獨自尋找星團和云霧狀天體，共發現27個真正的深空天體。至1781年，他又發現了另外18個云霧狀天體，使得他首先發現的天體總數達到43個。包括1764年發表的梅西耶星表，收錄了103個天體，為深空天體的研究奠定了堅實基礎。

赫歇耳家族的大規模觀測

• William Herschel（威廉·赫歇耳）：德-英天文學家，因在1781年發現海王星而逐漸聲名鵲起。他利用巨型望遠鏡在英國可見的天區內展開了大規模搜索，并分三步發表了包含2500多個天體的星表，其中大部分為真正的深空天體。
• Caroline Herschel（卡羅琳·赫歇耳）：William Herschel的妹妹，也是一位熱情的觀測者。她發現了Herschel星表中的許多星團和星云，并獨立重新發現了M110和M48等天體。
• John Herschel（約翰·赫歇耳）：繼承了父親William Herschel的工作，在1833年出版的星表中增加了525個新條目（北天天體）。1834年，他抵達南非好望角，著重研究南天星空，并將觀測到的南天云霧狀天體編寫成了一份包括1713個條目的星表，于1847年發表。

近現代的天文發現

• William Huggins（威廉·哈金斯）：于1860年代利用光譜分析術證實了某些星云實為氣體云而非恒星，奠定了天體物質光譜分析的基礎。
• Edwin Hubble（愛德溫·哈勃）：在1920年代利用望遠鏡觀測星系，發現星系實為類似于銀河系的獨立天體，將宇宙視為由無數個星系組成的“島宇宙”。
• 詹姆斯·韋布空間望遠鏡：2021年12月25日發射升空，并于2022年7月12日正式公布了其拍攝的一批宇宙全彩色照片，包括船底座星云、南環星云等。2023年1月，該望遠鏡首次發現了一顆圍繞恒星運行的系外行星LHS 475 b。

太陽

太陽是位于太陽系中心的恒星，占據太陽系總質量的約99.86%，是距離地球最近的星體。太陽以電磁波的形式向宇宙空間放射能量，到達地球的太陽輻射約占太陽輻射總量的二十二億分之一。太陽的壽命從誕生到成長、衰老再到消逝，已存在約45億年。

天體

行星

太陽系共有八大行星，按離太陽的距離從近到遠依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。根據2006年國際天文聯合會發布的《行星的定義》，行星需滿足在環繞太陽的軌道上運行、具有足夠質量以克服剛體應力達到流體靜力平衡的形狀（近于球體）以及清空其軌道附近的近鄰天體等條件。

衛星

太陽系中最大的天然衛星包括地球的衛星（月球）、木星的伽利略衛星（木衛一、木衛二、木衛三和木衛四）、土星的衛星泰坦以及海王星的衛星海衛一。多數衛星呈三軸橢球狀，主要受其主行星的引力作用而繞主行星轉動。人造地球衛星則指環繞地球飛行并在空間軌道運行一圈以上的無人航天器。

小行星與矮行星

• 小行星：圍繞太陽公轉的小型石質天體，直徑通常在10米至1000公里之間，主要指內太陽系（木星軌道以內）的小天體。
• 矮行星：體積介于行星和小行星之間，圍繞恒星運轉，質量足以克服固體引力以達到流體靜力平衡（近于圓球）形狀，但未清空所在軌道上的其他天體，同時不是衛星。

彗星與流星體

• 彗星：太陽系中的一類小天體，由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核、彗發和彗云三部分，彗尾則包括塵埃尾和離子尾兩部分。主要成分為水，其次是二氧化碳。
• 流星體：太陽系中運行于行星際空間中的碎小天體。當流星體與地球相遇時，會以高速沖向地球，在大氣中燃燒而形成流星。

行星際介質

行星際介質由充滿太陽系的質量和能量組成，包括行星際塵埃、宇宙射線和來自太陽風的熱等離子體。其溫度和密度隨與太陽距離的變化而變化，是波動的，并會受到磁場和日冕物質拋射等現象的影響。

銀河系中的恒星與恒星集團

變星與雙星

• 變星：亮度與電磁輻射不穩定的恒星，經常變化并伴隨著其他物理變化。
• 雙星：由兩顆恒星組成的天體系統，相對于其他恒星來說位置非常靠近。雙星及其原行星盤通常從同一個巨大的旋轉星云中凝聚而成。

聚星與星團

• 聚星：由三顆至大約十顆恒星組成的天體系統，在彼此引力作用下運動。
• 星團：恒星數目超過10顆以上且相互之間存在物理聯系（引力作用）的星群。根據恒星之間的距離和結構關系，星團可分為疏散星團和球狀星團。

星云與星際介質

• 星云：包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展型天體。有時也將星系、各種星團及宇宙空間中各種類型的塵埃和氣體稱為星云。
• 星際介質：又稱星際物質，是恒星之間含有大量彌漫氣體云和微小固態粒子的區域。包含大量真空以及種類繁多的原子、分子和塵埃。

河外星系與宇宙演化物

河外星系

河外星系指位于銀河系之外的恒星系統和星系系統，如雙星系、多重星系、星系團和超星系團等。

宇宙演化物

• 脈沖星：高度磁化的旋轉致密星，通常是中子星。由于密度大且具有短而規則的旋轉周期，產生非常精確的脈沖間隔。
• 中子星：恒星演化到末期引發超新星爆炸后可能形成的少數終點之一。介于白矮星和黑洞之間。
• 黑洞：廣義相對論所預言的時空曲率大于光速的天體。具有封閉的視界，外來物質和輻射可進入但視界內物質不能跑出。
• 類星體：宇宙中發光最強的活動星系核，其巨大能量來自中心超大質量黑洞吸積周圍物質所釋放的引力能。
• γ射線暴：來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內突然增強隨后又迅速減弱的現象。持續時間在0.1-1000秒之間，輻射主要集中在0.1-100 MeV能段。

天體觀測與測量

星等與坐標

• 視星等：表示天體明暗程度的天文學指標。按習慣規定，1等星比6等星亮100倍。
• 絕對星等：為比較恒星亮度的真實差異而規定在10pc（10秒差距）距離處比較的天體亮度。反映了天體的光度。
• 天球坐標系：包括地平坐標系、赤道坐標系和黃道坐標系等，用于描述天體在天球上的位置。

距離測量與質量測定

• 距離測量：地球上的觀測者至天體的空間距離測量方法因天體類型而異。太陽系內天體可用三角測量法或向天體發射無線電脈沖/激光并接收回波的方法測定距離。太陽系外較近天體可用三角視差法測定距離，更遠的天體則需用其他方法間接測定。
• 質量測定：天體的質量通過已知數據（如距離、公轉周期等）和公式計算得出。牛頓的萬有引力定律為計算天體質量提供了可能性。對于恒星，可通過觀測和計算得到其光度，并利用質光關系求出質量。

密度測定與軌道測定

• 密度測定：應用萬有引力定律測出天體質量后，結合天體半徑或直徑可求出其密度。
• 軌道測定：拉普拉斯、奧伯斯和高斯等人發表了軌道計算的分析方法。原則上這些方法都可用于人造衛星的軌道計算，但考慮到人造衛星運動的特點，發展了一些新方法。

形狀理論

天體被視為不可壓縮的流體，研究者通過力學分析和數學模型探討天體在不同密度分布下的自轉平衡形態及其穩定性。地球的形狀理論研究最為深入，建立了旋轉橢球體、三軸橢球體等模型。

自轉理論

自轉是天體繞自身軸線旋轉運動的現象。自轉方向、速率和軸線穩定性對天體的形態及其動力學過程有重要影響。地球的自轉理論研究較為詳細，包括地極移動、自轉軸在空間取向的變化和自轉速率的變化等。

相互影響

天體的自轉和形狀相互聯系。自轉產生離心力改變天體形狀，同時天體形狀的不均勻分布也可影響其自轉運動。這方面的研究涉及天體內部物質分布、自由液面和自由物面等動力學現象。