天文学是最古老的自然科学学科之一。
早在科学仪器介入之前，人类就已经利用裸眼，通过观察日月星辰来辨别方位、建立历法。直到公元17世纪，光学望远镜和微积分进入天文学之前，人类在几千年中的天文学实践都可以概括为基于裸眼的天体测量学。
随后，天文学家一方面通过望远镜极大地提高了先前受限于裸眼能力的观测精度和探测灵敏度，另一方面又借助微积分这个数学工具，从观测资料中分析出天体运动的规律，天体力学就这样诞生了。
它既是时空基准的基石之一，服务于导航等应用领域；同时也可作为引力场的探针，在基础研究中大显身手。
到了19世纪，光学的进展再一次拓展了人类的视野。
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