Tähtitiede
Toinen luonteva jaottelu voidaan tehdä havainnoissa käytetyn aallonpituusalueen mukaan:Osa tähtitieteestä on teoreettista eli ei suoraan havaintoihin perustuvaa. Teoreettisen tutkimuksen kohteita ovat muun muassaMyös Maahan saapuvien neutriinojen, gravitaatiosäteilyn, kosmisen säteilyn sekä meteoriittien tutkimus voidaan laskea tähtitieteeksi. Astrofysiikka on tähtitieteellisten kohteiden fysikaalisia ominaisuuksia, kuten tiheyttä, kemiallista koostumusta, lämpötilaa ja painetta tutkiva tähtitieteen haara. Astrobiologia puolestaan tutkii elämää ja sen synnyn mahdollisuuksia maailmankaikkeudessa.
Tähtitieteen historia
Vuonna 1859 Gustav Kirchhoff huomasi, että tähtien spektreissä olevat kapeat tummat viivat ovat seurausta siitä, että tietyt alkuaineet ovat absorboineet itseensä kyseisen kaistaleen valon aallonpituusalueesta. Vuosisadan lopulla spektrianalyysi ja tähtivalokuvaus kehittyivät voimakkaasti. Valokuvauksen avulla kyettiin havainnoimaan paljon himmeämpiä kohteita, kuin mitä oli paljain silmin mahdollista nähdä kaukoputken okulaarin kautta. Vuonna 1910 havaittiin kaukaisten galaksien (joita vielä silloin luultiin pelkiksi tähtisumuiksi) suuri punasiirtymä, ja Edwin Hubble osoitti vuonna 1923, että Andromedan galaksi on Linnunradan ulkopuolinen kohde. Albert Einsteinin vuosina 1907–1915 kehittämä yleinen suhteellisuusteoria muutti voimakkaasti käsitystä maailmankaikkeudesta. Suhteellisuusteoria selitti ilmiöitä, joita Newtonin lait eivät kyenneet selittämään – muun muassa Merkuriuksen liikerata selittyi vasta suhteellisuusteorian avulla. 1960-luvulla löydettiin muun muassa kvasaarit, pulsarit ja kosminen taustasäteily. Tekniikan kehittyessä 1900-luvulla tähtitiede on kokenut valtavia edistysaskeleita lyhyessä ajassa, ja uusia löytöjä tehdään jatkuvasti avaruusluotainten, modernien teleskooppien sekä tietokoneiden avulla.