Astronomia
Essa disciplina é a ciência dos objetos celestes e fenômenos que se originam fora da atmosfera terrestre. Ela se preocupa com a evolução, física, química, meteorologia, e movimento dos objetos celestes, assim como a formação e desenvolvimento do universo. A astronomia inclui a examinação, estudo e modelagem de estrelas, planetas, cometas, galáxias e o cosmos. A maioria das informações usadas por astrônomos é reunida por observação remota, apesar de alguns laboratórios reproduzirem fenômenos celestes (como a química molecular do meio interestelar).
Embora as origens do estudo as características e fenômenos celestes poderem ser traçados até a antiguidade, a metodologia científica deste campo só começou a ser desenvolvida na metade do século XVII. Um fator chave foi a introdução por Galileo Galilei dos telescópios para examinar o céu à noite para obter mais detalhes. O tratamento matemático da astronomia começou com o desenvolvimento, por Isaac Newton, da mecânica celeste e das leis da gravidade, apesar disso ter sido apoiado por trabalhos anteriores de astrônomos como Johannes Kepler. No século XIX, a astronomia se desenvolveu em uma ciência formal com a introdução de instrumentos como o espectroscópio e a fotografia, juntamente com os telescópios mais desenvolvidos e a criação de observatórios profissionais.
Biologia
Esse campo encompassa um grupo de disciplinas que examinam os fenômenos relacionados aos organismos vivos. A escala de estudos pode variar de subcomponentes biofísicos até completos sistemas ecológicos.
A biologia se interessa com as características, classificação e comportamento dos organismos, assim como o modo que as espécies foram formadas e as interações entre cada uma e com o ambiente.
Os campos biológicos de botânica, zoologia e medicina podem ser traçados até os primeiros períodos da civilização, enquanto a microbiologia foi introduzida no século XVII com a invenção do microscópio. Entretanto, foi apenas no século XIX que a biologia se tornou uma ciência unificada; assim que os cientistas descobriram semelhanças entre todas as coisas vivas foi decidido que era melhor estudá-las como um todo. Alguns desenvolvimentos chaves na ciência da biologia foi a descoberta da genética; a teoria da evolução pela seleção natural de Charles Darwin; a teoria microbiana das doenças e a aplicação de técnicas de química e física no nível de células e moléculas orgânicas.
A biologia moderna é dividida em sub-disciplinas de acordo com o tipo de organismo e a escala usada nos estudos. A biologia molecular é o estudo da química fundamental da vida, enquanto a biologia celular é o exame das células, os blocos construtores básicos de toda a vida. Em um nível mais acima, a fisiologia observa as estruturas internas do organismo, enquanto a ecologia o modo que os vários organismos se inter-relacionam.
Física
A física incorpora o estudo dos constituintes fundamentais do universo, as forças e as interações que elas exercem entre si, e os resultados produzidos por essas interações. Em geral, a física é considerada como a ciência fundamental já que as outras ciências naturais utilizam e obedecem os princípios e leis estabelecidas por este campo. A física depende consideravelmente da matemática como uma ferramenta de trabalho lógico para a formulação e quantificação dos princípios.
O estudo dos princípios do universo tem uma longa história e deriva largamente da observação e experimentação direta. A formulação de teorias sobre as leis que governam o universo tem sido central para os estudos da física desde seu início, com a filosofia gradualmente dando lugar a uma experimentação sistemática e quantitativa com testes e observações das fontes de verificação. Desenvolvimentos históricos chaves na física inclui a lei da gravitação universal e a mecânica clássica de Isaac Newton, o entendimento da eletricidade e magnetismo, o desenvolvimento da termodinâmica, e o modelo da mecânica quântica para a física atômica e subatômica.
O campo da física é extremamente vasto, e pode incluir diversos estudos como a mecânica quântica e a física teórica até a física aplicada e a óptica. A física moderna tem aumentado sua especialização, com pesquisadores tendendo a focar uma área em particular ao invés de se tornar "universalistas" como Albert Einstein e Lev Lanau, que trabalharam em múltiplas áreas.
Química
Constituindo o estudo científico da matéria na escala atômica e molecular, a química liga principalmente com coleções de átomos, como os gases, moléculas, cristais, e metais. São estudados a composição, propriedades estatísticas, transformações e reações desses materiais. A química também envolve o entendimento das propriedades e interações de átomos individuais para uso em aplicação em escalas maiores. A maioria dos processos químicos podem ser estudados diretamente em laboratório, usando uma série de técnicas para manipulação de materiais. A química é as vezes chamada de "a ciência central", porque tem o papel de conectar as outras ciências naturais.
Os primeiros experimentos em química tem suas origens no sistema de alquimia, um conjunto de crenças combinando misticismo e experimentos físicos. A ciência da química começou a ser desenvolvida com o trabalho de Robert Boyle, o descobridor dos gases, e Antoine Lavoisier, que desenvolveu a teoria da conservação da massa. A descoberta dos elementos químicos e o conceito de Teoria atômica começou a sistematizar a ciência, e pesquisadores desenvolveram um entendimento fundamental dos estados da matéria, íons, ligações químicas e reações químicas. O sucesso dessa ciência criou a indústria química que atualmente possui um papel significativo na economia mundial.
Ciência da Terra
Ciência da Terra (também conhecida como geociência) é um termo para todas as ciências relacionadas com o planeta Terra, incluindo geologia, geofísica, hidrologia, meteorologia, geografia física,oceanografia, e ciência do solo.
Apesar da mineração e as pedras preciosas terem sido objetos de interesse para o homem por toda a história da civilização, o desenvolvimento das ciências relacionadas com a geologia econômica e a mineralogia só ocorreu no século XVIII. O estudo da terra, em particular a paleontologia, floresceu no século XIX e o crescimento das outras disciplinas, como a geofísica, no século XX, levou ao desenvolvimento da teoria das placas tectônicas na década de 1960, resultando em um impacto similar nas ciências da Terra a que teve a teoria da evolução na biologia. As ciências da Terra atualmente estão mais ligadas à pesquisa climática e a indústria do petróleo e exploração mineral.
Horologia
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