本文不是对天文学的全面描述，只是把常用天文知识梳理成一份"阅读笔记"。希望读者读完这些基础概念后，可以不必另查资料，就顺利读懂一般的天文科普文献。
一、天文基础
天文学
天文学（Astronomy）是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科，内容包括天体的构造、性质和运行规律等。按研究方法已形成天体测量学、天体力学、天体物理学三大分支；按观测手段又有光学天文学、射电天文学与空间天文学等。
天球
天球是古人想象出的一个与地球同球心、同自转轴、半径极大的球。天上所有星体都可视为投影在天球上的光点。地球的赤道与两极投射到天球上，就是天球赤道与天极。这个看似朴素的概念被现代天文学沿用，成了极实用的坐标工具。
星座
古巴比伦人在公元前3000年就依星象运行规律制成星座历，用以占卜、预测并指导农事，后经古希腊人完善为流行的"十二星座"。他们把黄道附近的天体划分为十二个区域，自春分点（黄道与天球赤道的交点，约每年3月20日）起依次为：白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤、天蝎、人马、摩羯、宝瓶、双鱼。
中国古代则提出二十八宿——同样在黄道与赤道附近划分的二十八个星区，由东方青龙、南方朱雀、西方白虎、北方玄武各七宿组成。1928年，国际天文学联合会用精确边界把天球分为五大区域、八十八个星座，使每一颗恒星都各归其位：北天拱极星座(5)、黄道带星座(12)、赤道带星座(10)、南天星座(42)、北天星座(19)。
天体分类
天体是宇宙中所有物质的统称，一般包括恒星、行星（含彗星、流星等）、卫星、黑洞与其他星际物质；由这些天体组成的星系，本身也是天体的一部分。暗物质与暗能量若存在，也应属天体的一部分。
二、天体距离
衡量天体距离有几种不同的单位，彼此衔接，覆盖从太阳系到宇宙尺度的跨度：
三、星等
星等是天文学表示星星明暗程度的方法，记为 m。星等数越小，星越亮。这套方法起源于古希腊：夜空中最亮的星定为1等，肉眼极限约6等。
19世纪中叶，天文学家普森按对数尺度正式定义：1等星亮度是6等星的100倍，即星等差1等，亮度相差 2.512 倍（普森比率）。现代以织女星为参考零点；亮度超过它的记为负数，如天狼星、老人星、金星、木星等。
若要衡量星体本身固有的亮度，则用绝对星等——假想把星体放在距我们10秒差距（32.6光年）处所看到的视星等，以大写字 M 表示。二者可互相换算：
M 为绝对星等，m 为视星等，d 为距离（秒差距）。
四、恒星光谱
最常用的恒星光谱分类是19世纪末哈佛天文台提出的哈佛系统，按表面温度（也是颜色）分为 O、B、A、F、G、K、M 七大类（另有 R、S、N 用于巨星分支），O 型最热约 40000K，M 型最冷约 3000K。
后来的MK 系统在哈佛光谱型之外增加"光度型"，分 Ⅰ超巨星、Ⅱ亮巨星、Ⅲ巨星、Ⅳ亚巨星、Ⅴ主序星（矮星）、Ⅵ亚矮星、Ⅶ白矮星七级。例如太阳为 G2V——光谱型 G2 的主序黄矮星。
五、赫罗图
赫罗图（H–R 图）以恒星的绝对星等（或光度）对光谱类型（温度/颜色）作图，把每颗恒星按温度—亮度坐标落在图上，与它在天空中的实际位置无关。它是20世纪初创立、至今仍是恒星分析与演化研究的核心工具。
图上从左上到右下的带状区域是主序带，大多数恒星居于此；其上是巨星区，其下是白矮星区。
六、测距四法
视差法
即秒差距的定义来源：隔半年（地球位于公转轨道两端）分别测出视差角，据日地半径即可算出距离。地面已达0.01角秒精度，太空望远镜更达毫角秒级。但视差法最多只能测约 300 光年内的天体，远不及银河系（直径约10万光年）。
光谱法
先拍邻近恒星光谱，由赫罗图定出它的光度（绝对星等 M），再结合实测视星等 m，套用公式即可算出距离 d。
变星法（周光关系）
脉动变星（如造父一，周期5.37天；以及天琴座 RR 型、室女座 W 型）具有规律周期。同类变星的光变周期越长，光度越大——这便是"周光关系"。对极遥远的星系，只要在其中找到脉动变星、测出周期推得 M，再测 m，就能估出星系距离。
红移法
更远的距离多靠"红移"推算：星光谱线波长变长（红移）意味着光源正在远离；离我们越远，退行越快。哈勃定律给出了红移与距离的关系。目前已知最远的星系 HD1 红移值高达 13，光行距离约 135 亿光年，被视为大爆炸后约3亿年诞生的"最古老星体"之一。
七、宇宙与恒星演化
宇宙的起源：大爆炸
现代科学公认，宇宙约在 138亿年前从一个密度极大、温度极高的奇点膨胀而来（大爆炸 Big Bang）。第一秒内宇宙暴涨，产生夸克—胶子等离子体等基本粒子；几分钟后温度降到约十亿 K，质子与中子结合成氢、氦、氘核；约38万年后，电子与原子核结合成原子，辐射得以自由传播——其残迹正是今天的宇宙微波背景辐射。
恒星起源
恒星起源于星际物质。星云密度足够大时分裂坍缩，当团块质量落在约 0.08~150 太阳质量区间便停止分裂、转而聚拢，引力压迫下点燃核心核聚变，恒星就此诞生。
一般恒星的演化
恒星落于赫罗图主序带的特定位置：M 型红矮星可停留上千亿年，O 型超巨星仅几百万年，太阳这类中等恒星约一百亿年。中低质量恒星氢耗尽后核心氦聚变为碳氧、膨胀为红巨星；外壳抛散成星云，残核成为白矮星，再慢慢冷却为黑矮星。
大质量恒星的演化
质量大于约8倍太阳的恒星，核聚变更剧烈，最终碳等重元素聚变爆炸式发生，即超新星爆发；内核较小者坍缩为中子星，更大者成为黑洞。
八、各类星体
中子星（脉冲星与磁星）
约8~30倍太阳质量的恒星可能坍缩为中子星：原子核被压破，质子与电子挤成中子，密度达每立方厘米一亿至十亿吨。自转加快可达每秒几十圈，并像强磁铁般发射电波——有规律者称脉冲星，强发 X/γ 射线者称磁星。脉冲星可用于宇宙导航，NASA 的人类介绍光盘便用17颗脉冲星标定了地球方位。
新星与超新星
新星是白矮星表面吸积的氢被高温引爆的核爆；超新星则是规模最大、最明亮的变星爆发，释放能量常相当于太阳一生辐射总和，光度可盖过整个星系。银河系内约几百年才可见一次，最近一次由开普勒在17世纪初观测到。
矮星家族
蓝矮星（O/B/A 型，寿命仅约十亿年，如天狼星A）、黄矮星（F/G 型，太阳即此）、橙矮星（K 型，被视为地外生命首选宿主）、红矮星（M 型，占银河系恒星约70%，寿命可达数万亿年，如比邻星）；此外还有棕矮星（质量不足、不聚变）、白矮星（晚年致密残骸，密度仅次于黑洞与中子星）、黑矮星（理论上的冷简并终态）。
巨星
红巨星是恒星晚年的不稳定阶段（如毕宿五、大角星、参宿四）；蓝巨星高温高光、寿命仅数千万年，猎户腰带"参宿三星"皆为其代表。
九、星系与银河系
星系是由巨量恒星与星际尘埃组成的系统，是宇宙的基本单元。可观测宇宙中的星系总数可能超过一千亿个，多会聚成星系群，再组成超星系团与大尺度纤维结构。
银河系是我们所在的棒旋星系，银盘直径约10万光年，拥有约2000亿颗恒星，自内向外分银心、银核、银盘、银晕、银冕。太阳处自转速度约220 km/s，绕银心一周约2.5亿年；中心是一个大质量黑洞。银河系年龄约100亿岁，却已发现逾130亿年的古老恒星。
本星系群由银河系、仙女座星系、三角座星系及约50个矮星系组成，覆盖直径约1000万光年，又隶属于更大的室女座超星系团。银河系的两个伴星系是大、小麦哲伦云，并正逐步"吞噬"靠近的人马座等矮星系。