Kesan umum luas dan megahnya alam semesta diperoleh penghuni Bumi dengan memandang langit malam yang cerah tanpa cahaya Bulan. Langit tampak penuh taburan bintang yang seolah tak terhitung jumlahnya. Struktur dan luas alam semesta sangat sukar dibayangkan manusia, dan progres persepsi dan rasionalitas manusia tentang itu memerlukan waktu berabad – abad.

Benda langit yang terdekat dengan bumi adalah bulan. Gaya gravitasi bulan menggerakkan pasang surut air laut di bumi, tak henti – hentinya selama bermiliar tahun. Karena periode orbit dan rotasi bulan sama, manusia di Bumi tak pernah bisa melihat salah satu sisi permukaan Bulan tanpa bantuan teknologi untuk mengorbit Bulan. Rahasia sisi bulan lainnya, baru didapat dengan penerbangan Luna 3 pada tahun 1959.

Pada siang hari pemandangan langit sebatas langit biru dan matahari atau bulan kesiangan, sedang saat fajar dan senja,langit merah di kaki langit timur dan barat. Interaksi cahaya matahari dengan angkasa Bumi melukiskan suasana langit yang berwarna warni.

Ruang yang besar dilibatkan dalam astronomi untuk menggambarkan jarak antara matahari dan bumi, kurang lebih 93 juta mill, di representasikan dalam 1 inch. Jarak standar ini disebut sebagai Astronomic Unit (AU). Berdasarkan skala ini, pluto yang merupakan planet terluar dari sistem tata surya kita, berjarak sekitar 39 inch atau kurang lebih satu meter. Yang paling dekat dengan bintang, akan tetapi harus diletakkan dengan jauh 4  mill diatas model ini. Andromeda galaxy akan menjadi dua mill jauhnya atau lebih dari delapan kali berdasarkan kenyataannya jaraknya ke bulan. Astronomer sekarang dapat mengambil gambar yang mana model itu akan menjadi tempat beberapa milyard jauhnya. Tetapi ingat itu jaraknya berupa skala yang mana bumi dan matahari jaraknya adalah digambarkan satu inch.

Pilihan skalanya adalah sangat cocok adalah satu sebab dua peristiwa terjadi dalam waktu yang sama; diatas skala (satu inci satu unit astronomical) satu mill hampir sama untuk satu cahaya per tahun, pada umumnya pada ukuran batang dalam astronomy. Bintang yang paling dekat yaitu keadaannya 4  cahaya per tahun jauhnya, dan galaxi andromeda adalah dua million cahaya per tahun jaraknya.Cahaya per tahun jaraknya dibatasi sehingga cahaya travel dalam satu tahun.

Jika kita mengalikan dengan jumlah detik setiap tahun yaitu 3,1 x 102 kita mendapatkan jarak tempuh cahaya sekitar 6 triliun mil. Sebuah tali mengelilingi bumi pada equator sebanyak 2,6 juta kali

Kita gunakan jarak ini karena menggunakan jarak yang sangat besar. Untuk jarak pada sistem tata surya kita menggunakan satuan astronomi, tapi kalau bintang, kita menggunakan satuan yang lebih besar.

Jika kita melihat bintang yang paling dekat sejauh 4  tahun cahaya artinya adalah kita menerima cahaya dari bintang 4  tahun yang lalu dan bintang yang kita lihat seperti cahaya itu. Misalnya Galaksi Andromeda meledak 1 juta tahun yang lalu. Kita tidak akan melihatnya untuk 1 juta tahun yang akan datang.

Jika astronomi melihat lebih dalam pada suatu angkasa, dia juga melihat lebih jauh pada satuan waktu, skala waktu geologi dan astronomi sangat berkaitan.

Untuk setiap fosil para geologi ketahui maka para astronomi dapat melihat kapan hewan atau binatang kuno tersebut hidup.

Semua bintang di galaksi mengitari pusat galaksi,matahari bergerak 150 mil per detik atau 240 km/detik terhadap pusat dan membutuhkan waktu revolusi 2 juta tahun.

Karena kita terletak pada bentuk lensa, kita dapat melihat beberapa bintang. Jika kita melihat pada garis tengah maka jumlah bintang akan sangat banyak. Seperti ada daerah yang lebih banyak bintangnya. Ini yang kita sebut milkyman (Bimasakti).

Pengetahuan tentang galaksi dan sifat serta distribusinya dipelajari, mulai dipelajari pada abad ke 20. Ketika Teleskop digunakan para astronom pada abad 17 memperlihatkan banyak garis – garis nebula pada langit.

Sekarang kita mengetahui bahwa itu adalah Galaksi yang jauh. Dimana awan gas (nebula) terlihat sebagai bintang yang dekat pada galaksi kita. Tetapi pada saat itu terlihat tidak jelas dengan teleskop maka nebula – nebula tersebuut dimasukkan dalam sistem tata surya bintang.

Beberapa astronom konsep keberadaan Galaksi yang lain ditolak oleh beberapa ahli filosof seperti Thomas Wright dan Immanuel Kant,

Dengan adanya gambar terbentuknya nebula masih tidak dapat ditentukan apakah gas nebula tersebut berasal dari galaksi.

Pada tahun 1884, Sir William Huggiens mempelajari objek yang tidak jelas ini. Pada konstelasi bintang draco. Pada tahun ini spekstroskopi dapat membedakan sifat beberapa nebula. Spektrum yang didapatkan bahwa itu semacam gas. Sayangnya dia memilih nebula tersebut. Karena beberapa ahli IPA tidak menyetujui teori yang menyebutkan terdapat galaksi lain.

Kebingungan masih terjadi di akhir tahun 1920. Pertanyaan sifat nebula masih diperdebatkan. Di Washington D.C. Dua astronom terkenal, Harlow Shapley dan Heber Curtis mempresentasikan hal yang berbeda. Dengan kontroversi ini observasi dilakukan 3 tahun kemudian. Edwin Hubble digunung Wilson membuktikan jarak sebenarnya dari Galaksi. Dia mengamati bintang yang dinamakan dengan Cepeid. Untuk mempelajari bintang ini perlu kembali ke tahun 1912 dimana dipelajari bintang – bintang yang khusus.

Tahun 1912, Miss Henrietta Leavitt, asisten di Universitas Harvard menemukan. Hal yang penting ketika mempelajari Galaksi kecil di Bimasakti yang diberi nama awan Magellanic.

Nama ini menggunakan nama penemunya. Gambar yang jelas dapat dilihat dari Hemisver Selatan. Yang diketahui di awal tahun 20 terdiri dari beberapa bintang yang dipelajari dengan bantuan teleskop. Miss Leavitt ketika mempelajari awan Magellan menemukan kelompok bintang type Cepheid .  Bintang – bintang dipelajari dari intensitas cahaya yang naik turun pada suatu interval yang kita sebut sebagai Periode Bintang.Cepheid telah diidenfikasi pada galaksi kita, mempunyai karakteristik yang berbeda sehingga mudah dikenali . Bintang delta pada konsentlasi Cepheus adalah bintang pertama yang ditemukan untuk type ini yang diberi nama Cepheid.

Ketika Miss  Leavitt membuat plot. Kecerahan sinar pada Group Chepeid pada awan magellan dengan panjang periode bintangnya. Dia menemukan bahwa semakin panjang periode, semakin terang suatu bintang. Dengan hubungan ini dapat diketahui bahwa Chepeid tidak berada pada Galaksi kita karena perbedaan jarak dengan kita, karena terangnya suatu bintang tergantung dari jaraknya.

Chepeid dan awan magellanic diketahui mempunyaijarak yang sama karena hubungan periode dan kecerahan dapat diketahui. Pada waktu itu jarak awan magellan tidak diketahui sehingga Leavitt hanya menggunakan kecerahan dan jarak ketika Leavitt hanya menggunakan kecerahan dan jarak. Menggunakan kecerahan dan jarak ketika Leavitt menemukan hubungan itu maka Harlow Shapley menggunakannya sebagai indikator jarak.Penggunaan Chepeid di galaksi kita yang telah diketahui jaraknya.Harlow Shapley dapat menghitung kecerahan sebenarnya suatu bintang.

Effect Doppler

Ketika mempelajari alam semesta lebih jauh. Kita dapat mengetahui sifat – sifat cahaya merupakan alat yang sangat penting. Effect Doppler diberi nama dari ahli Fisika dari Austria yang bernama Christian Doppler dicetuskan tahun 1842.

Di kehidupan sehari – hari kita mendengarkan bentuk ini berupa suara. Contoh : Kita berdiri di perempatan rel kereta. Engkau tahu bahwa suara peluit kereta lebih tinggi ketika kereta lewat dibandingkan sebelumnya.

Lebih sedikit  gelombang yang memiliki panjang yang lebih besar tercipta dan terdengar sebagai bunyi yang bernada rendah (volumenya rendah).

Begitu juga dengan cahaya yang memiliki ciri yang sama dengan gelombang, oleh karena itu juga terlihat efek doppler. Bagaimanapun travels cahaya lebih cepat dibanding suara, bagaimanapun kecepatan saat menginjak tanah tidak sebanding dengan kecepatan cahaya untuk mendeteksi efek kehidupan sehari – hari kita. Ketika kami memakai kecepatan yang lebih besar biasanya mu bertemu astronomy. Perubahan gelombang cahaya dan frekuensi dapat diukur. Kami berbicara tentang spektrum elektromagnetik.

Pertama kali membuat foto spektrum cahaya dengan spektograf. Dari sini kita dapat melihat garis terang dan gelap yang menunjukkan cahaya diserap unsur kimia di atmosfer.

Setiap garis memperlihatkan panjang gelombang sesuai dengan efek Doppler dari garis ini, kita dapat melihat perubahan panjang gelombang.

Disini kita rumusan Rumus

=

λ adalah kecepatan radial jika bintang bergerak menuju kita, maka cahayanya menjadi lebih pendek. Perubahan panjang gelombang dapat dilihat dari warna biru violet. Jika bintang menjauh. Panjang gelombang akan lebih panjang dan berwarna merah.

Untuk memperoleh gambaran yang luas tentang alam semesta, kita telah membahas tentang arsitektur, perubahan-perubahan dan komponen-komponen utama, galaksi-galaksi, pada bab-bab awal. Terdapat bukti yang sangat kuat tentang perkembangan alam semesta dan fungsi teori relatifitas yang disampaikan dengan jelas pada setiap gambar.

Banyak aspek penting tentang pembentukan galaksi, yang membutuhkan waktu yang panjang. Sekarang kita telah belajar tentang komponen-komponen utama dalam pembentukan galaksi tentang bintang-bintang (dan partikel di dalam satu bintang-matahari kita dan sistemnya). Kita dapat  melihat lebih dekat pada galaksi Milky Way dan tipe-tipe galaksi lain. Dalam bab ini kita akan membahas beberapa hal yaitu mengenai Galaksi Spiral, Galaksi Eliptikal, Local Group dan Cluster Galaksi