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Die Fernrohrbeobachtungen GALILEO GALILEIs (1564-1642) darf man als entscheidenden Wendepunkt am Beginn der Erforschung der Galaxis ansehen. GALILEI richtete um das Jahr 1610 zum ersten Mal ein Fernrohr auf das diffus leuchtende Band der Milchstraße und konnte es in einzelne Sterne auflösen.
Damit erhob sich die Frage, weshalb die Sterne in einem flachen Band konzentriert sind und an anderen Stellen des Himmels in wesentlich geringer Anzahl auftreten.

Die Kugelgestalt der Erde war lange umstritten. Seit der griechischen Antike bis weit ins Mittelalter hinein wurde von der Kirche und Gelehrten die Erde als kreisrunde Scheibe betrachtet. Erst nach wissenschaftlichen Berechnungen, indirekten Beweisen und den ersten Weltumseglungen setzten sich die wahren Auffassungen über die Gestalt der Erde endgültig durch.

Ein Blick zum Sternhimmel lässt erkennen, dass die einzelnen Sterne stark voneinander abweichende Helligkeitseindrücke im menschlichen Auge hervorrufen. Bezüglich der vom menschlichen Auge wahrgenommenen visuellen Helligkeit, die auch als scheinbare Helligkeit bezeichnet wird, ist der Stern Sirius von Mitteleuropa aus der hellste Stern, den wir am Himmel sehen.

Das HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm, benannt nach dem dänischen Astronomen EJNAR HERTZSPRUNG (1873-1967) und dem amerikanischen Astronomen HENRY NORRIS RUSSELL (1877-1957), ist das bekannteste Zustandsdiagramm der Astrophysik. Auf den Achsen sind die Leuchtkraft und die Oberflächentemperatur aufgetragen. Jeder Stern wird als Punkt abgebildet. In diesem Diagramm treten typische Häufungsgebiete auf, die unmittelbar mit bestimmten Stadien der Sternentwicklung verbunden sind.

Die Vorstellung vom Hüllenbau („Sphären“) der Erde ist sehr alt.
Heute wird der Hüllenbegriff vor allem in den Geo- und Biowissenschaften für stofflich-energetische Bereiche an der Erdoberfläche verwendet, für die zugleich bestimmte Erscheinungsformen der Materie einschließlich ihrer Prozesse charakteristisch sind. Die wesentlichsten Teilhüllen sind zugleich die Gegenstände bestimmter Wissenschaften. Die Geografie untersucht die Landschaftshülle (Geosphäre). Das ist der Durchdringungsbereich vieler Teilhüllen unmittelbar beidseitig der Erdoberfläche.

Das kosmologische Prinzip beschreibt die wichtigste Arbeitshypothese der Kosmologie. Es gründet sich auf die bisherigen Erfahrungen, die bei der Erforschung der Struktur und der Bewegungsverhältnisse im Universum gesammelt worden sind. Es lautet:
Im Universum existiert kein Punkt, der in irgend einer besonderen Weise physikalisch ausgezeichnet ist.

Als Milchstraßensystem oder Galaxis bezeichnet man das Sternsystem, in dem sich unsere Sonne befindet. Das Milchstraßensystem ist also die kosmische Heimat der Menschheit. Unser Sternsystem gehört zur Gruppe der Spiralgalaxien. Es beherbergt etwa 100 Milliarden Sterne, darüber hinaus verschiedene Typen von Sternhaufen und interstellare Materie. Wie bei vielen anderen Spiralgalaxien kann man auch im Milchstraßensystem einige großräumige Strukturelemente deutlich voneinander unterscheiden. Zu diesen zählen die Scheibe mit den Spiralarmen, das Zentralgebiet und der galaktische Halo.

Als Mond bezeichnet man den natürlichen Begleiter eines Planeten oder eines Planetoiden. Im engeren Sinn versteht man unter der Bezeichnung „Mond“ den Trabanten der Erde.
Allein im Jahre 2000 hat man 23 Monde neu entdeckt. Damit erhöhte sich die Gesamtanzahl der bekannten Planetenmonde auf 91 (Stand: Januar 2001). Zu Beginn des Jahres 2003 betrug diese Anzahl bereits über 100. Offensichtlich hält die Entdeckungsserie neuer Monde gegenwärtig an, eine feste Obergrenze für die Zahl der natürlichen Planetenbegleiter im Sonnensystem anzugeben, ist daher kaum möglich.

Der uns nächste Stern ist die Sonne, die sich in einer mittleren Entfernung von 149,6 Millionen Kilometern (1 astronomische Einheit, 1 AE) von der Erde entfernt befindet. Der neben der Sonne nächste Stern ist Proxima Centauri, der 1,30 pc oder $\mathrm{2,70}\cdot {10}^5\text{AE oder 4}\text{,04}\cdot {\text{10}}^{\text{16}}\text{m}$ von uns entfernt ist, also 270.000-mal so weit wie die Sonne.

Unter dem Begriff Rotverschiebung versteht man die Verschiebung von Spektrallinien hin zu größeren Wellenlängen. Handelt es sich hierbei um Wellenlängen des sichtbaren Lichtes, dann bedeutet ihre Vergrößerung, dass sie näher an den Spektalbereich rücken, der von Menschen als rotes Licht wahrgenommen wird. Grundsätzlich muss man zwischen verschiedenen Arten der Rotverschiebung unterscheiden.

Schwarze Löcher sind Bereiche des Weltraums, aus denen keinerlei Strahlung entweichen kann. In der klassischen Physik kann man sich zur Erklärung dieses Effektes vorstellen, dass die Fluchtgeschwindigkeit, die zum Verlassen dieser Objekte notwendig wäre, größer als die Lichtgeschwindigkeit ist.

In der Natur kann man die Ausbildung vielfältiger Strukturen (Kristalle, Zellen, Wirbel, Wolkenformen) beobachten. Dabei bilden sich unter bestimmten Bedingungen aus zunächst unstrukturierten oder wenig strukturierten Zuständen Strukturen heraus. Da diese Vorgänge von selbst ablaufen, wenn die erforderlichen Bedingungen vorliegen, spricht man von Selbstorganisation. Die Theorie der Selbstorganisation, die ab etwa 1970 entwickelt wurde, bezeichnet man auch als Synergetik. Gegenstand der Synergetik ist die Erforschung der spontanen Bildung von Strukturen. Selbstorganisation bedeutet eine Erhöhung der Ordnung im System, die mit einer Entropieminderung verbunden ist.