月球南极有水吗从这张1994年拍摄的月球南极照片上发现中央黑色区域可能是冰湖。1998年再次深入探测，还没有确切答案。
行星的研究
利用天体物理学的新方法，天文学家们对月亮和太阳系内的行星进行了广泛的研究，绘制了很多经典的图像，图1-4就是拍摄到的月亮图，而图1-5则是水星概貌图。这一时期最吸引人的当属火星的研究。
1894年，洛韦耳在亚利桑纳州的旗杆镇修建一座专门研究火星的天文台，他发现了火星上更多的运河，而且根据这一现象总结说这些网状的几何图形是一种人为的结构，那是为贮存蓄和利用这个很干燥的行星上的水源而修造的。换句话说，洛韦耳相信火星上可能有与地球上相类似的人类和文化。
洛韦耳的结论自然引起很多群众的兴趣，但是有些天文学家却坚决反对这种看法，特别是昂通尼亚迪。他自1909年开始用默东天文台80厘米口径的大望远镜作了很多的观测，坚决地主张洛韦耳所说的网线实际上是不存在的。昂通尼亚迪说：这些线条只是火星表面上无规则的天然结构在人眼里形成的光学幻影。但是昂通尼亚迪的结论又经洛韦耳的继承人反驳，例如，斯利弗尔曾多次谈到洛韦耳天文台所作的目视观测完全被照相观测证实。
人类对外星生命及外星球智慧生物总是倾注着很多的热情，火星的所谓运河状网格的发现促使人们设想火星会不会曾经是一个有智慧生物的星球。近几年越来越多的火星探测器升空了，相信会给我们一个更清晰的答案。
最接近太阳的行星，从1974年发射的“水手”10号探测器近拍照片中看到它是一段满布坑穴的行星，很像月球，但比月球的陨石坑还要多，而且陨石坑比较小。
卫星的研究
自19世纪末以来，因使用照相的方法，观测到的行星的卫星的数目增加得很多。木卫V是由美国天文学家巴纳尔德(1857～1923）于1892年发现的，这是用目视观测发现的最后一颗卫星。土卫Ⅸ于1898年由皮克林(1858～1938)发现，这是用照相的方法发现的第一颗卫星。木星的另外两颗卫星(木卫Ⅵ和Ⅶ)，是于1904至1905年间由白里恩(1868～1951)在里克天文台发现的；木卫Ⅷ于1908年由默洛特在格林尼治天文台发现；木卫Ⅸ于1914年由尼科尔森在威尔逊山发现。这以后经过30年没有人发现一颗卫星，直到1938年尼科耳森仍在威尔逊山发现木星的另外两颗卫星（木卫Ⅹ和Ⅺ)，最近十年内还发现另外几颗卫星。
小行星的研究
1891年，由于德国天文学家沃耳夫(1863～1932)开始系统地使用照相方法去寻找小行星，于是小行星被人发现的数目大大地增加，这些小天体经人研究过轨道的，现今已经超过1 600颗之多。自1891年以来所发现的小行星，有些很有趣，因为它们的轨道超出小行星经常运行的范围之外，有些比木星距离太阳还远，有些比火星距离太阳还近。在这后一类里有一颗名叫爱神星的，是1898年德国天文学家威特发现的，这颗小行星和地球最接近的时候还不到2 400万千米，于是成为测量太阳视差的最好的对象。
最后还须提到有一颗大行星(冥王星)，于1930年1月21日被美国人汤包用照相的方法在洛韦耳天文台发现。这一发现是洛韦耳天文台对海王星轨道外的大行星作系统搜索的最高成就。早在1915年，洛韦耳已经根据天王和海王两行星运动上未能解说的残余摄动，说明有这一颗大行星的存在。这些残余摄动很是微小，不能用作像发现海王星那样的计算，但是却足够大略地指出应该在天空中某一区域去寻找这颗未知的行星。洛韦耳的结果后来又于1919年得到皮克林的证实，但是那时的寻找却没有成功，直到后来沿着整个黄道带进行系统的拍照，才使汤包发现这颗寻觅很久的行星。
水星近日点的运动
在19世纪中叶，天体力学虽然已经达到很完善的境界，可是在说明水星和月亮的运动上，还有一些困难。勒威耶发现的水星近日点长期运动的超差，于1882年经美国天文学家纽康(1835～1909)加以证实。纽康利用1677至1881年间所观测过的水星凌日的数据，求得水星近日点的运动状态，由观测所得的数值比根据行星质量最好的数据所算出的数值，在每一世纪内多了43″。
这个谜直到1915年爱因斯坦广义相对论成立以后，才获得解决。根据相对论，行星轨道的近日点(对于牛顿的理论而言)应该逐渐前进，前进的角度可以由理论算出，对于水星数值是每世纪43″。水星近日点运动超差的观测值和相对论所推出的数值这样完全相合，是相对论惊人的胜利，也是它在天文学上最令人折服的证明。
在近几年内，这些数值经美国海军天文台克莱门斯加以仔细的校核，他用1765至1940年间的观测数据，求出水星近日点的运动超差，为牛顿理论所不能解释的数值是42″.6，这数值与相对论所预测的43″.0，很是接近。
恒星的研究
恒星方面研究的第一个重要发现就是恒星赫罗图的建立。1905年，丹麦天文学家赫兹斯朋(后来做了荷兰莱顿天文台台长)作了一个很有重要意义的观测，K和M两型恒星内，有一些是绝对光度低(比太阳暗很多)的近星，另外一些是绝对光度高(较太阳明亮无比)的远星。他建议第一群应该叫做“矮星”，第二群应该叫做“巨星”。1913年美国天文学家罗素证实这种划分法的合理性，并且加以进一步的研究。罗素绘了一幅有名的图解，被人叫做《赫罗图》。这幅图（图1-6)表示恒星的绝对星等与光谱型的分布，巨星分布在图上的一水平带上，这恒星按光度(绝对星等)与温度(光谱型)的关系分布图带以上还有一些星，叫做“超巨星”。大多数的星，从B型巨星到M型矮星，分布在一个斜行的对角线上，叫做“主星序”。太阳是C型星，位置在主星序的中央。最后，在左下角是一些异常的星，名叫“白矮星”。
第二个重要发现就是一系列变星的详细研究。首先要提到的是造父变星，这是由造父即仙王座Delta星而得名的一类变星。由观测得知，这类变星的光谱线上所表现的视向速度有周期性的变化，并和其光变的周期相同，利用造父变星的同光关系可以确定星体的距离。其次要提到的是一类新的变星，从前认为是新星，现在才知道是宇宙里最猛烈的爆发，名叫“超新星”。因为几个旋涡星云的距离一经求得以后，我们便知道如果将仙女座星云里的暗新星当作像银河系里那样的常态新星，那么因为1885年的新星的极大亮度要比通常新星亮10 000倍，它必定是另外一种新星。在别的旋涡星云里还观测到另外几个例子，所以我们须得承认有一种特殊的，比通常新星明亮得多的天体。
还有一个重要发现是银河系构造的认识。直到19世纪末，关于银河构造的知识还很模糊，从赫歇耳时代以后，这方面没有显著的进步。我们对星系的研究，在荷兰天文学家卡普登(1851～1922)的手里，才革新了它的面貌。1904年，卡普登发现将太阳的运动的效果除去以后，恒星的运动不是如预料那样无规则地分布在天球上，而是大部分的星分布在两个星流里，指着天空中距离很远的两个方向。接着，夏普勒使用威尔逊山那时最大的60英寸(150厘米)望远镜去研究许多球状星团里的造父变星。在几年内他测定了一些最有名的球状星团的距离。1918年，夏普勒从他的研究里推出球状星团形成一种密集在银河内的星团系，太阳并不在这系统的中心，而离开中心约有5万光年，这中心在人马座内。夏普勒大胆地假定银河星系的中心便是球状星团系的中心，这星团系的范围据他那时估计为30万光年，也被认为是我们的星系的范围。夏普勒将太阳的位置赶出银河的中心，有人将之比拟为哥白尼将地球赶出行星系的中心一般。
河外星系的研究与宇宙膨胀
近代天文学的最重要的特征，无疑表现在对河外星系的认识和对宇宙膨胀的发现。旋涡星云的第一个视向速度于1912年由斯里弗尔在洛韦耳天文台对仙女座星云作长时间的露光而观测得到的，1914年他刊布了13个旋涡星云的视向速度表。他注意到这些速度绝大多数都是正的，这说明旋涡星云有一种迅速的退却运动。这奇怪的现象，经过了十几年没有得到解释。到了1929年，哈勃首先估计了旋涡星云的距离，表明退却速度和星云的距离按正比例而增加(图1-8)，于是才澄清了这个问题。他就这样发现了河外星系退却时奇特现象，这可算是宇宙膨胀的基本表现。
(按照哈勃与哈马森的研究，1936)河外星云距离退行速度之间的关系这便是勒梅特所描绘的关于宇宙起源与演化的惊人图画，以后他更将各种特殊天体的演化合并到他的体系中去。
以后经过伽莫夫的发展和完善，便形成了今天广为人知的宇宙大爆炸理论。这也是现代天文学最激动人心的成果之一！
宇宙演化的主要阶段(按照勒梅特的宇宙论)右下方的箭头和箭头在水平轴上的投影，表示威尔逊山和帕洛马山大望远镜所能达到的极限(空间与时间)。（战前的距离标尺) 天文学家系列之一：16～17世纪著名天文学家
哥白尼
哥白尼是伟大的波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人。1473年2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城。10岁丧父，由舅父瓦琴洛德抚养。18岁时进克拉科夫大学，在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，抱定献身天文学研究的志愿。
当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德—托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而，由于观测技术的进步，在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果，而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动，发现每个行星都有三种共同的周期运动，即一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为，如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上，就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此，哥白尼建立起一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。他的体系于1543年刊布在他不朽的著作《天旋论》(《天体运行论》)之中。
开创了近代人的宇宙观这个既简单而又基本的发现，使人们对宇宙的看法从主观的、神秘的、原始的见解，进步到近代的、客观合理的思考。这体系引起一大串思想上的革命，人们从此摆脱对古人的权威的迷信，只依靠事实作为知识的来源，从是否简明与合宜的观点去判断理论的真伪。
事实上，这个宇宙的新理论是逐渐被人认识的，在某些论点上，哥白尼只是重新倡导希腊人的传统知识。哥白尼在意大利求学的时候曾经博览古人的哲学和科学书籍，他并没有忽视古人的成就，他假借它们来支持他的理论。他说得明白：因为他熟读他们的著作，才使他去讨论地球的运动，并且探寻根据这样的一个假说，是不是对于天体的运动，可以得到一个比托勒密体系表现得更单纯的解释。
哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。他曾写过一篇《要释》，简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是，他迟迟不愿将他的主要著作——《天体运行论》公开出版。因为，他很了解，他的书一经刊布，便会引起各方面的攻击。当哥白尼终于听从朋友们的劝告，将他的手稿送去出版时。他想出一个办法，在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为，在这位比较开明的教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。1542年秋，哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况，到1543年初已临近死亡。延至5月24日，当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候，已是他弥留的时刻了。
哥白尼的功绩主要是首先给予宇宙的地心论以一种明晰的和系统的批判，而且摧毁了那种似乎牢不可破的见解。这是他所作的最大的革命。
伽利略