Milloin geologiaa aloitettiin tutkimaan?
Geologia
Geologia jakaantuu useaan tutkimushaaraan. Näissä perehdytään muun muassa maakamaran kemialliseen koostumukseen, luonnonvarojen etsintään ja arviointiin. Geologiassa käytetään apuna niin fysiikkaa, biologiaa kuin kemiaa.
Vanhimmat geologian tutkimukset ovat Antiikin Kreikasta. Theofrastos tutki kiviä 300-luvulla eaa. ja roomalainen Plinius vanhempi käsitteli mineraaleja ajan laskun alun aikoihin. Varsinaisen geologian uskotaan kehittyneen keskiajalla islamilaisessa maailmassa. Samaan aikaan Kiinassa Shen Kuo teki geologisia tutkimuksia. Geologian historia
Geologian historia alkoi nykyaikaisessa mielessä 1700-luvun jälkipuolella, kun skotlantilainen tutkija James Hutton pystyi selittämään fossililöydöt, joita tehtiin kaukana merestä. Huttonin ajatussuuntaa kutsuttiin aluksi "plutonismiksi". Sen mukaan luonnonvoimat muokkaavat maakerroksia jatkuvasti. Hutton havainnoi eroosiota ja päätteli, että jos se olisi ainoa maakerroksia muuttava voima, niin maanpinta olisi täysin tasainen. Hutton oivalsi, että vuorien huipulle joutui merieliöiden fossiileja, koska vuori nousi meren pohjasta. Hän esitti myös, että maan sisällä vaikuttava kuumuus synnytti uusia vuorijonoja ja kallioita. Nämä prosessit olivat Huttonin mielestä niin hitaita, että maapallon ikä oli laskettava uudelleen ja se on huomattavasti pitempi kuin 1700-luvulla luultiin.
Hutton esitti ajatuksensa vuonna 1795 ilmestyneessä teoksessa "Theory of the Earth". Se oli vaikeatajuinen ja laaja teos. Laajempaan tietoon ajatus levisi, kun Huttonin elämäkerran kirjoittaja, Edinburghin yliopiston matematiikan professori John Playfair, julkaisi 1802 teoksen "Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth". Teos sai Britanniassa innostuneen vastaanoton ja asiaa edistämään syntyi monisatajäseninen Geologinen seura. Geologiasta tuli muotitiede, joka ei aluksi pyrkinyt taloudelliseen hyötyyn. Oppineiden miesten harrastukseksi tuli kävely maaseudulla "kiviä rikkoen". Ympäristötieteiden historia
Mineraalien luokitukseen vaikutti merkittävästi Georgius Agricola vuonna 1546 ilmestyneellä teoksellaan "Fossiilien luonteesta" ("De re fossilium"). Siinä hän esitteli mineraalien luokituksen, jota käytettiin mineralogian lähtökohtana myöhemmin. Ranskalainen savenvalaja Bernard Palissy (1510–1590) pilkkasi teoksessaan "Ihailtavia esityksiä" ("Admirable discources") oppineiden käsityksiä käytännön kokemustensa perusteella; hän oli osoittanut vuonna 1575, että simpukan fossiilit olivat aikanaan kerrostuneet merenpohjaan. Seuraavien sadan vuoden aikana luonnon esineiden suoraa tutkimusta alettiin korostaa yhä enemmän; käytännön tiedon muuttuessa yhä merkittävämmäksi renessanssin oppineiden viehätys analogiaan ja symboliikkaan murentui samalla, kun luonnon maagisuus hävisi. Charles Lyell
"Principles of Geology" ("Geologian perusteet"), Lyellin ensimmäinen kirja, oli niistä myös kuuluisin, vaikutus­valtaisin ja tärkein. Sen ensimmäinen painos julkaistiin kolmessa osassa vuosina 1830–1833, teki Lyellin tunnetuksi geologian teorian merkittävänä kehittäjänä. Siinä hän esitti uniformi­taria­nismin opit. Kirja oli yhteenveto havainnoista, jotka hän itse oli tehnyt matkoillaan.
Arkeologia
Muinaisen Egyptin arkeologiset tutkimukset aloitettiin 1800-luvun taitteessa. Sitä ennen kyvyttömyys tulkita egyptiläisten kirjoitusta sekä muinaisen perinteen katkeaminen olivat estäneet historiallisesti todenmukaisen kuvan luomisen Egyptistä. Matematiikan historia
Babylonialaisten geometriakin oli egyptiläisiä kehittyneempää, joskin he suhtautuivat siihen lähinnä algebran sovelluksena. Siten mitään geometrisia todistuksia ei ole olemassa. Muutenkin heidän todistuksensa rajoittuvat siihen, että väite todistettiin laskemalla oikeaksi. Babylonialaiset kehittivät ensimmäisenä Pythagoraan lauseen. Lisäksi he olivat egyptiläisiä edellä siinä, että he pystyivät laskemaan kuvioiden pinta-aloja ja janojen pituuksia hyödyntämällä yhdenmuotoisia kuvioita. Varsinaista trigonometriaa babylonialaisilla ei ollut, mutta savitauluista on löydetty taulukoituja arvoja, jotka vastaavat sekantin neliötä kulman arvoilla 31°–45°. Tangentin arvojakin on luultavasti taulukoitu, mutta niitä ei ole säilynyt. Kulmaa ei silti pidetty mitattavana suureena, vaan arvot liittyvät tiettyjen kolmioiden sivujen suhteisiin, eikä sekantti tai tangentti ole siten ollut käytössä abstraktina funktiona. Matematiikan kehityksen kannalta ehkä merkittävin babylonialaisten uudistus oli osin käytännöstä irrotettu matematiikka. Osalle laskuista on mahdotonta kuvitella tuon ajan sovelluksia, joten Babylonian matemaatikot ovat ensimmäisinä tutkineet matematiikkaa sen itsensä takia. Paleontologia
Paleontologia tutkii elämän historiaa erityisesti fossiilien avulla. Vaikka se tutkiikin elämää, se luokitellaan yleensä geologian haaraksi. Muinaista elämää ei pysty kunnolla tutkimaan, ellei tunne myös kivien ikää ja rakennetta. Alen kivet
Vuosina 1987−1989 suoritettiin ensimmäinen, perusteellinen arkeologinen tutkimus, jota johti professori Märta Strömberg. Tutkimusta seurasi pitkä kenttätyöjakso vuosina 1989−2005. Tutkimuksen eräs hypoteesi oli astronominen: Curt Roslundin esittämä ajatus laivalatomuksen aurinkokulttiin liittyvästä tarkoituksesta tutkittiin perusteellisesti. Myös latomuksen ajoitus, joka oli oletettu pronssikaudelle tai varhaiselle rautakaudelle, joutui tutkimuksen kohteeksi. Ympäristön runsaat pronssikautiset arkeologiset löydökset vaikuttivat tämän hypoteesin tutkimiseen. Ympyräkaivanto
Ympyräkaivannot ("Rondelit") olivat esihistoriallisia suunnilleen ympyrän muotoisia kaivantoja, jotka johtivat aidatuille puusta rakennetuille temppeliaukeille. Aukioiden läpimitta on 40–200 m. Ne muistuttavat Stonehengeä ja muita kivikehiä, joita rakennettiin megaliittiaikana. Ne olivat ehkä temppeleitä ja kokoontumispaikkoja. Ensimmäiset ympyräkaivannot tehtiin Keski-Euroopassa 4800-4600 eaa. Saksassa, Itävallassa, Tšekissä ja Slovakiassa. Näistä tunnetuin on halkaisijaltaan 75-metrinen Goseckin ympyrä itäisessä Saksassa. 
Ympyräkaivantokulttuurin uskotaan saaneen alkunsa Tonavan keskijuoksulta. Ympyränmuotoiset kaivannot liittyivät nauhakeraamisen kulttuurin seuraajakulttuureihin joita olivat muun muassa maalattua keramiikkaa tuottanut varhainen Lengyelin kulttuuri. Myöhemmin idässä tehtiin hieman vapaammin muotoiltuja "rondeloideja". Myöhemmin niitä tehtiin alkaen 3800 eaa. Englannissa. James Hutton
Huttonia kutsutaan usein modernin geologian perustajana. Huttonin aikana geologiaa ei pidetty vielä omana tieteenalanaan, vaikka monet luonnontieteilijät olivatkin kiinnostuneet geologiasta. Huttonin esittämä uniformitarianismin periaate on geologian yksi keskeisimpiä periaatteita. Geologi
Geologit etsivät metalleja, öljyä ja muita Maan resursseja kaivosyhtiöille. He ovat myös luonnon uhkien ja katastrofien lieventämisen ja varoittamisen kärkikastissa, sillä he tutkivat maanjäristyksiä, vulkaanista toimintaa, tsunameja, myrskyjä ja muita vastaavia. Geologien tutkimuksia käytetään suuren yleisön varoittamiseen näiden tapahtumien mahdollisesta esiintymisestä. Tätä nykyä geologit ovat myös mukana ilmastonmuutokseen liittyvissä keskusteluissa, sillä he tutkivat todisteita ja historiaa tästä Maan prosessista. Paleomeritiede
Paleomeritiede on tieteenala, joka tutkii merten maantiedettä ja geologiaa muinaisten aikojen osalta. Paleomeritieteen tutkimus kehittyi paljolti 1970- ja 1980-lukujen vaihteessa. Sedimenttikerroksia, jotka ovat peräisin Pleistoseeni-kaudelta, tai vanhemmalta ajalta, on tutkittu lähinnä seismisen heijastuksen avulla. 1970- ja 1980-lukujen vaihteessa tehtiin syvän meren tutkimus, jossa yritettiin selvittää Tertiäärikaudella ja Mesotsooisella maailmakaudella vallinneita oloja. Vuorisuola
Vuorisuolalla on mineralogian historian kannalta huomattava merkitys, sillä se oli ensimmäinen mineraali, jonka atomitason kiderakenne saatiin selville. Englantilaiset fyysikot Sir William Henry Bragg ja Sir William Lawrence Bragg selvittivät sen röntgendiffraktiolla vuonna 1913 aloittaen siten röntgenkristallografian aikakauden. Ympäristötieteiden historia
1700-luvulla, valistuksen aikana, tiedon laajeneminen synnytti jo tieteiden erikoistumista, mutta alojen nykyiset rajat alkoivat vasta muodostua. Ajalle tyypillistä oli, että modernit ajatukset ja nykyisin epäuskottavat käsitykset elivät rinnan; Samoin nykyisin erillisinä pidettyjä asioita saatettiin käsitellä saman perusongelman piirteinä. Tulkittaessa 1700-luvun tiedettä tulisi joidenkin tutkijoiden mukaan kuitenkin välttää etsimästä modernien käsitteiden, kuten geologisen gradualismin "edeltäjiä", sillä tämä lähestymistapa synnyttää väistämättä rajallisen ja erittäin vääristyneen kuvan 1700-luvun tieteestä. Maantiede
Keskiajan alussa tiede kukoisti Bagdadissa. Kreikkalaisia teoksia käännettiin arabiaksi, tähtitiedettä ja matematiikkaa harrastettiin laajalti. Lisäksi kauppiaat toivat jatkuvasti uutta tietoa muun muassa Kiinasta, Mongoliasta, Afrikan sisäosista ja Madagaskarilta. Maantieteellinen määrittäminen oli lisäksi muslimeille hyvin tärkeää, sillä Mekan suunta oli määriteltävä oikein. Vaikka arabialaisia karttoja syntyi lukuisia, vain yhdellä oli todellista merkitystä maantieteen kehitykselle. Aikakauden merkittävimmän maailmankartan, Tabula Rogerianan, loi Muhammad al-Idrisi vuonna 1154. Arkeologia
Vaikka kivityökalut olikin tunnustettu ihmisen tekemäksi, niitä pidettiin yhä paljon todellista uudempina. Kivisten esineiden samoin kuin Englannin Stonehenge-monumentinkin arveltiin olevan peräisin Rooman valtakunnan ajoilta. Eurooppalaisten ainoat historianlähteet olivat Raamattu ja antiikin kirjallisuus, eikä niitä vanhemmista ajoista tiedetty mitään. Maailman uskottiinkin aina 1800-luvun puoliväliin saakka olevan vain 6 000 vuoden ikäinen. Sen ajan tutkijat eivät nähneet työssään mitään, mikä olisi ollut ristiriidassa Raamatun kanssa. Ihmiskunnan todellisesta iästä päästiin selville vasta geologian kehittymisen ansiosta. Fossiileille annettiin pitkään erilaisia virheellisiä selityksiä. Robert Hooke ja Nicholas Steno havaitsivat 1600-luvulla, että erilaiset fossiilit esiintyivät eri kerroksissa, mikä kertoi, että ne olivat eläneet eri aikoina ja hyvinkin varhain. Samoihin aikoihin havaittiin, että ihminenkin oli elänyt jo joidenkin sittemmin sukupuuttoon kuolleiden eläinten aikana, joskin nämä löydöt selitettiin yhä usein väärin. 1700-luvun alkupuolella havaittiin, että maapallon täytyi olla hyvin vanha, sillä sen kuoren oli täytynyt ehtiä jäähtyä. Tämän löydön myötä luomiskertomuksen tarkkuutta alettiin epäillä, ja ranskalainen Georges Louis Leclerc ehdotti, että luomiskertomuksen ”päivät” olivatkin pidempiä ajanjaksoja. Geologi James Hutton kuvaili vuosina 1788 ja 1795 ilmestyneessä teoksessaan "Theory of Earth", kuinka valtavan kauan Maan muodostuminen geologisten prosessien kautta on täytynyt kestää. Geometria
Babylonialaiset, egyptiläiset, intialaiset ja kiinalaiset käyttivät apunaan geometriaa jo paljon ennen ajanlaskumme alkua. Järjestelmälliseksi geometria kehittyi Kreikassa. Sieltä on myös peräisin sana geometria, joka tarkoittaa maanmittausta. Kreikan historia
Varhaisella rautakaudella pimeiden vuosisatojen aikana alkoi nousta uusi, antiikin kreikkaa ounastellut kulttuuri, joka tunnetaan geometrisin aihein koristellusta keramiikastaan. Se osoittaa samalla kulttuurin ja talouden elpymistä ja kaupankäynnin lisääntymistä. Niin kutsuttu protogeometrinen kausi käsittää pimeiden vuosisatojen alkuajat noin 1050–900 eaa. Varsinainen geometrinen kausi noin vuosina 900–700 eaa. ulottuu seuranneelle antiikin ajalle saakka. Arkeologia
Tärkeässä osassa egyptologian synnyssä oli Ranskan keisari Napoleon Bonaparten sotaretki Egyptiin vuonna 1798. Napoleon vei maahan suuren joukon tiedemiehiä, jotka alkoivat tutkia egyptiläisiä monumentteja johdonmukaisesti. 1820-luvulla ranskalainen Jean-François Champollion onnistui ratkaisemaan Rosettan kiven avulla hieroglyfien arvoituksen. Kun egyptiläisten kirjoituksia pystyttiin näin lukemaan, heräsi heidän historiansa ja kulttuurinsa jälleen eloon. Kiinnostus maan kulttuuriin kasvoi, ja Egyptin rakennelmia ja aarteita ostettiin ja ryövättiin lukemattomin määrin eri puolille maailmaa tai käytettiin rakennusmateriaaliksi. Vuonna 1880 brittiläinen egyptologi William Flinders Petrie (1853–1942) kehitti egyptologisen tutkimuksen tieteellistä metodia, minkä myötä Egyptin historiaa pystyttiin ajoittamaan entistä tarkemmin. Ensimmäiset tieteelliset hautatutkimukset aloitettiin 1800-luvun lopulla, ja merkittäviä löytöjä on tehty nykyaikaan saakka. Yksi tunnetuimpia löytöjä oli Howard Carterin vuonna 1922 löytämä Tutankhamonin hauta. Arkeologia
Saksalainen Johann von Eckart esitti 1700-luvun alussa ensimmäisenä arkeologisen luokittelun kolmeen kauteen, kivikauteen, pronssikauteen ja rautakauteen. Hän oli tutkinut muinaisten teutonien hautakumpuja ja havainnut, ettei niissä ollut lainkaan rautaisia esineitä, vaan joissain pronssisia ja toisissa ainoastaan kivisiä. Eckartin teoria ei kuitenkaan herättänyt huomiota, ja se unohdettiin sadaksi vuodeksi. Vasta vuonna 1816 Tanskan kansallismuseon kuraattoriksi nimitetty Christian Jürgensen Thomsen kehitti ja toi yleiseen käyttöön nykyisen arkeologisen luokittelun kivikauteen, pronssikauteen ja rautakauteen. Hän julkaisi luokittelunsa 1836. Thomsenin jako ei ollut vain esineiden luokittelua, vaan se selitti myös ihmisen teknologisen kehityksen vaiheet. Thomsenin oppilas Jens Worsaae hyödynsi Thomsenin jakoa esihistoriallisten monumenttien ajoituksessa ja ihmisyhteisöjen liikkeiden ymmärtämisessä. Worsaae oli myös ensimmäinen, joka piti arkeologian päätarkoituksena tiedon keräämistä ihmiskunnan historiasta ja kulttuurin kehityksestä. Hän korosti mitättömimpienkin esineiden merkitystä tiedon lähteenä. William Flinders Petrie
Petrie aloitti työnsä Etelä-Englannissa maanmittausvirastossa. Hän alkoi kiinnostua Stonehengestä ja onnistui selvittämään mittayksikön, jota oli käytetty sen rakentamisessa. Vuonna 1880, ollessaan 24-vuotias, Petrie julkaisi ensimmäisen kirjansa ("Stonehenge: Plans, Descriptions and Theories") ja siitä tuli Stonehengen tutkimuksissa käytetty pohjateos. Samana vuonna hän aloitti yli neljäkymmentä vuotta kestäneen Egyptin ja Lähi-idän tutkimuksensa. Messelin kaivos
Kaivos sai tunnettavuutta fossilijäännösten runsaudesta noin vuonna 1900, mutta viralliset tieteelliset kaivaukset alkoivat vasta 1970-luvulla. Esiintymät muodostuivat eoseenikaudella, 50 miljoonaa vuotta sitten, jolloin alue oli kymmenen leveysastetta etelämpänä kuin nykyään. Ilmasto ja ekologia olivat tuolloin hyvin erilaisia. Alueella oli useita järviä, joita reunustivat rehevät subtrooppiset metsät, joissa oli erittäin monimuotoinen eläimistö. Messelin järvi oli luultavasti läheisten jokien ja purojen valuma-alueen keskipiste. Keidasteoria
Keidasteoriaa tuki myöhemmin 1900-luvun alkupuolella tunnettu arkeologi Gordon Childe. Vuonna 1948 eräs tutkija esitti kaivauksiinsa vedoten tulokset, jonka mukaan maanviljely ei alkanutkaan keitaissa, vaan sadeviljelynä riittävän kosteilla aroalueilla ja vuorilla. Tämä niin sanottu vuorenrinneteoria hyväksyttiin laajalti tutkijoiden parissa. Luomistiede
Luomistieteeseen perustuvat tekstit ja opetussuunnitelmat ilmestyivät ensimmäisen kerran 1960-luvulla ja keskittyivät käsitteisiin, jotka oli johdettu Raamatun kirjaimellisesta tulkinnasta ja olivat luonteiltaan avoimesti uskonnollisia. Huomionarvoisin teko oli yhdistää Raamatussa oleva Nooan vedenpaisumus ja geologiset ja fossiiliset kerrostumat "tulvageologia" -nimiseksi järjestelmäksi. Nämä teokset eivät aluksi herättäneet suurta mielenkiintoa konservatiivisten fundamentalististen ja evankelikalististen kristillisten koulujen ja seurakuntien ulkopuolella. Tämä kuitenkin muuttui 1970-luvulla kun sen seuraajat haastoivat Yhdysvaltain julkisten koulujen ja muiden kanavien kautta tapahtuvan evoluution opetuksen, tuoden luomistieteen laajemman yleisön ja tiedeyhteisön tietoisuuteen. Monet koululautakunnat ja asianajajat vakuutettiin lisäämään luomistieteen opetuksen evoluution opetuksen rinnalle tiedettä koskevissa opetussuunnitelmissa. Kristillisissä kirkoissa ja kouluissa käytetyt luomistieteeseen perustuvat tekstit ja opetussuunnitelmat uudistettiin – poistaen viittaukset Raamattuun ja teologiaan – ja vähemmän explisiitisti lahkolaisia versioita luomistiedeopetuksesta otettiin käyttöön julkisissa kouluissa Louisianassa, Arkansasissa ja muissa osissa Yhdysvaltoja. Geologia
Richard de Bury käytti ensimmäisen kerran termiä "geologia" vuonna 1473. Nykyisessä merkityksessä sanaa käytti ensimmäisen kerran Jean-André de Luc vuonna 1778. Termin virallisti Horace Bénédict de Saussure vuonna 1779. Geologian historia
Vielä vuonna 1955 geologi Charles Hapgood leimasi lapsellisiksi ajatukset, että mantereiden "näennäinen yhteensopivuus" johtuisi millään tavalla niiden yhteisestä menneisyydestä. Kuitenkin jo vuonna 1908 amatöörigeologi Frank Bursey Taylor oli esittänyt, että mantereet ovat aikoinaan liikkuneet erilleen, ja vuorijonot ovat syntyneet niiden törmäyksissä. Saksalainen meteorologi Alfred Wegener oli tuolloin innostunut ajatuksesta, mutta muutoin asia ei herättänyt juuri huomiota, varsinkaan kun Wegener ei ollut geologi. Vasta vuonna 1944 englantilainen geologi Arthur Holmes tarttui ajatukseen ja hahmotteli teorian mannerten liikkumisesta. Periaate hyväksyttiin yleisesti vasta 1950-luvulla, kun meritutkimuksissa löydettiin Atlantin keskiselänne. Planetaarinen geologia
Planetaarinen geologia eli astrogeologia on tieteenala, joka tutkii planeettojen, kuiden ja asteroidien pinnanmuotoja ja koostumusta pyrkien selvittämään Aurinkokunnan kappaleiden historiaa, rakennetta sekä niitä muokkaavia prosesseja. Käytännön tutkimus perustuu pitkälti avaruusluotainten ottamiin kuviin ja niiden tekemiin geofysikaalisiin mittauksiin. Raamatullinen arkeologia
Raamatullinen arkeologia on arkeologiaa, joka pyrkii valottamaan Raamatun Vanhan testamentin ja Uuden testamentin tarinoita, kuvauksia ja keskusteluita patriarkka Abrahamin ajoista toisen vuosituhannen eaa. alussa roomalaisajalle ensimmäisen vuosituhannen jaa. alkuun. Raamatullinen arkeologia sai alkunsa 1800-luvulla. J. G. Granö
Granö esitti puhtaan maantieteen idean vuonna 1929 julkaistussa teoksessa "Reine Geographie" (suomennettu nimellä "Puhdas maantiede"). Granön mukaan ihmisen kaksi havaintoalaa ovat suppeampi lähiympäristö, eli lähiö, ja laajempi maisema. Lähiön havainnointiin ihminen käyttää kaikkia aistejaan, mutta kauempana olevaa maisemaa hän havainnoi pääasiassa näköaistin avulla. Maisema onkin puhtaan maantieteen keskeisin alueellinen tutkimuskohde. Tutkimuksen tavoitteena on hahmottaa laajoja, maisemaltaan mahdollisimman yhtenäisiä alueita. Granön mukaan tähän ei pelkkä pinnanmuotojen tutkiminen riittänyt. Gordion
Gordionin kaupunki löydettiin kaivauksissa vuonna 1900 Gustav ja Alfred Körten tekemissä kaivauksissa. Kaivauksissa ei saavutettu varhaisimpia, voin vuoden 800 eaa. aikaisia kerroksia, mutta he löysivät hautoja, joiden esineistö ajoitettiin 700-luvulle eaa. Löydösten joukossa oli esimerkiksi keramiikkaa sekä puu- ja metalliesineitä. Vuosina 1950-1973 Rodney S. Young Pennsylvanian yliopistosta johti Gordionin kaivauksia ja vuonna 1988 kaivaukset kaupungin alueella käynnistettiin uudelleen. Sukututkimus
Suomessa sukututkimuksen varhaisvaihetta edustava kirjallisuus syntyi 1600-luvulla jo ennen Turun Akatemian perustamista. Vuonna 1616 Johannes Messenius julkaisi teoksen "Theatrum nobilitalis suecanae". Seuraavaksi ilmestyi 1650 professori Mikael Wexionius-Gyldenstolpen teos "Epitome descriptionis Sueciae, Gothiae, Fenningiae et subjectorum provinciarum". Nykyisen mittapuun mukaan ensimmäinen tieteellinen teos oli 1823 ilmestynyt A. E. Frosteruksen julkaisu "Anteckningar om Frosteriska Slägten". Siinä keskityttiin Frosterus-suvun selvittelyyn. Arkeologia
Arkeologia alkoi syntyä nykyaikaisena tieteenä renessanssin aikana, kun matkailijat ryhtyivät keräilemään antiikin esineitä. Varhaista arkeologiaa kutsutaan "antikvarismiksi". Ensimmäisenä arkeologina on pidetty Cyriacus Anconalaista (1391–1452). Aina 1800-luvun lopulle saakka arkeologiset kaivaukset olivat hyvin karkeita ja niukasti dokumentoituja, jopa antikviteettien ryöstelyä. Fysiikka
Ajan hetkeä tai paikkaa, milloin ja missä fysiikka olisi syntynyt on mahdotonta selvittää tai määrittää. Varhaisimmat löydökset fysiikan tutkimuksesta ajoittuu vuosisataan 2400 eaa. ja Harappan sivilisaatioon. Tältä sivilisaatiolta on jäänyt merkkejä 10-järjestelmään pohjautuvasta mitta-asteikosta. Toisaalta on löydetty myös todisteita siitä, että neanderthalin ja cro-magnonin ihminen olisivat tehneet tähtitieteellisiä havaintoja jo 30 000 vuotta sitten. Maantiede
Myös muualla harrastettiin keskiajalla maantiedettä. Muun muassa kiinalaiset liikkuivat merillä runsaasti jo 100- ja 200-luvuilla. Kiinalaiset tunsivat magneettineulan ja suunnistivat kompassin avulla. Kompassi tunnettiin Euroopassa vasta 1100-luvun lopulla. Lisäksi viikingit tekivät löytöretkiä, he muun muassa saavuttivat Pohjois-Amerikan vuonna 1003. Mineralogia
Mineralogia on geologiaan kuuluva tieteenala, joka tutkii mineraalien kiderakennetta sekä kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Tämän lisäksi mineralogian piiriin kuuluvat mineraalien alkuperän ja muodostumisen tutkiminen sekä niiden luokittelu. Mineralogia tutkii myös mineraalien esiintymistä ja maantieteellistä jakautumista sekä niiden hyödyntämistä. Tekniikan historia
Kokeellisessa tieteessä tekniikka ja tiede yhtyvät. Esimerkiksi ensin kehitettiin havainnointitekniikka eli kaukoputki, jota Galileo Galilei (1564–1642) vielä paransi, ennen kuin hän pystyi tekemään kuuluisat löytönsä planeettojen kuista. Monen uuden tieteellisen löydön taustalla oli tekniikan kehitys. Heilurikellot olivat tarkempia, mikä auttoi nopeuden ja kiihtyvyyden mittaamista. Giambattista della Portan (1536–1605), Evangelista Torricellin (1608–1647) ja Otto von Guericken (1602–1686) ilmanpaineen ja tyhjiön mittauskokeissa tarvittiin toimivia ilmapumppuja ja tiiviitä kammioita. Kirkon kanssa kirjoituksistaan ristiriitaan joutunut Galileo oli ensimmäinen, joka yritti soveltaa tiedettä tekniikan kehittämisen apuna alkamalla soveltamaan mekaniikassa matematiikkaa kappaleiden käyttäytymisen ennustamiseksi. Galileo pyrki ymmärtämään tutkimansa ilmiöt, mikä oli tärkeä askel teknisten tieteiden suuntaan. Matematiikka
Geometrian varhaisvaiheita on lukujen syntyäkin vaikeampi selvittää. Kreikkalaiset sijoittivat geometrian synnyn muinaiseen Egyptiin, jossa sitä tarvittiin maanmittaukseen. On kuitenkin selvää, ettei kehittynyt geometrinen ajattelu ole syntynyt tuolloin tyhjästä, vaan jo paljon aiemmin on ollut jonkinlaista geometrista hahmotuskykyä. Monet muutkin eläimet, etenkin apinat, pystyvät hahmottamaan muodon abstraktina, tietystä esineestä irrallisena asiana ja ryhmittelemään eri esineitä muodon perusteella ryhmiin. Fysiikan historia
Galileo Galilei on fysiikan historian merkittävimpiä yksittäisiä hahmoja ja ensimmäinen moderni luonnontutkija. Galilei poikkesi aiemmista fysiikan tutkijoista siten, että hän ei piitannut niinkään ilmiöiden selittämisestä vaan niiden kuvaamisesta. Galilei perusti tutkimuksensa ennen kaikkea empiirisiin havaintoihin, mutta olennaisena osana tutkimuksissaan hän käytti myös puhdasta matematiikkaa. Erään tarinan mukaan Galilei testasi Aristoteleen väittämää, että painavammat kappaleet putoavat nopeammin kuin kevyemmät. Tarinan mukaan Galilei kiipesi Pisan kaltevaan torniin mukanaan puolen kilon lyijypaino ja viidenkymmenen kilon tykinkuula. Galilei pudotti nämä yhtä aikaa ja havaitsi, että kappaleet putosivat maahan samaan aikaan. Kokeellisuudesta tuli Galilein jälkeen tieteelle ja fysiikalle tunnusomainen piirre. Kokeellisuutta varten kehitettiin välineitä: Anton van Leeuwenhoek kehitti mikroskoopin ja Galilei paranteli olennaisesti kaukoputkea. Tyhjiö (tähtitiede)
Kosmiset tyhjiöt astrofysiikan tutkimisaiheena alkoi 1970-luvun puolivälissä kun punasiirtymiä alettiin tutkia tarkemmin, mikä johti vuonna 1978 kahden erillisen astrofyysikkoryhmän löytämään ja tunnistamaan superjoukkoja ja tyhjiöitä galaksien levittäytymisessä avaruudessa. Uudet punasiirtymätutkimukset mullistivat tähtitieteen alana lisäten syvyyttä kaksiulotteisiin karttoihin maailmankaikkeuden rakenteista, jotka olivat ennen usein tiheästi pakattuja ja päällekkäisiä, mahdollistaen ensimmäisen kolmiulotteisen kartan maailmankaikkeudesta. Punasiirtymätutkimuksissa syvyys laskettiin galaksien yksittäisistä punasiirtymistä, jotka johtuvat maailmankaikkeuden laajenemisesta Hubblen lain mukaan.On olemassa useita tapoja löytää tyhjiöitä suuren mittaluokan universumikartoituksilla. Monista erilaisista algoritmeista kuitenkin lähes kaikki voidaan jakaa kolmeen yleiseen luokkaan. Ensimmäinen luokka koostuu "tyhjiöetsijöistä", jotka yrittävät löytää tyhjiä alueita avaruudesta perustuen paikalliseen galaksitiheyteen. Toisessa luokassa ovat ne, jotka yrittävät löytää tyhjiöitä pimeän aineen geometristen rakenteiden levinneisyyden kautta, galaksien viittaamana. Kolmas luokka koostuu niistä etsijöistä, jotka tunnistavat rakenteita dynaamisesti käytämällä gravitatiivisesti epävakaita pisteitä pimeän aineen distribuutiossa. Maantiede
Myös Saksa oli merkittävä 1900-luvun alun maantieteessä. Saksalainen geofyysikko Alfred Wegener loi laattatektoniikan teorian 1912 ja esitti, että 200 miljoonaa vuotta sitten oli ollut yksi alkumanner Pangea. Suomalainen maantieteen uranuurtaja oli J. G. Granö, joka teoksessaan Puhdas maantiede 1931 tutki maisemamaantiedettä ja vaikutti eksaktin teoreettisen spatiaalisen maantieteen kehitykseen. Granön teoriassa jaettiin maanpintaa eri alueisiin useiden yhteisten ominaisuuksien perusteella. Aluetieteestä tulikin yksi 1900-luvun merkittävimpiä maantieteellisiä tutkimuskohteita. Charles Lyell
Lyellin moniosainen teos "Principles of Geology" julkaistiin vuosina 1830–1833. Teoksen alaotsikkona oli "An attempt to explain the former changes of the Earth's surface by references to causes now in operation" ("Yritys selittää Maan pinnan aikaisemmat muutokset syiden avulla, jotka nyt vaikuttavat"), ja se selittää Lyellin vaikutuksen tieteeseen. Hän johti selityksensä kenttätutkimuksista, jotka hän oli tehnyt juuri ennen kuin ryhtyi kirjoittamaan perustavaa tekstiä geologiasta. Yhdessä edeltäjänsä John Plyfairin kanssa hän oli James Huttonin uniformi­taria­nismin tärkein puolesta­puhuhja. Sen mukaan Maan pinnan­muodot olivat kokonaan syntyneet sellaisten hitaiden voimien vaikutuksesta, jotka nykyäänkin vaikuttavat, mutta hyvin pitkien aikojen kuluessa. Tämä oli vastoin katastrofismia, äkillisiin muutoksiin perustuvaa geologista teoriaa, joka oli Englannissa omaksuttu ja jolla voitiin tukea uskoa Nooan veden­paisumuk­seen. Kuvatakseen uniformi­taria­nismin merkitystä aikansa geologiassa Lyuell kirjoitti: Fredrik Johan Wiik
Wiik oli ensimmäinen suomalainen geologi, joka käytti mineraalianalyyseissaan apuna petrografista mikroskooppia. Se toi uusia mahdollisuuksia esikambrisen kallioperän rakenteen tutkimiseen ja johti kallion kivilajien entistä systemaattisempaan luokitukseen ja niiden muodostumisen teoriaan. Tutkimustulokset julkaistiin pääosin sarjassa "Mineralogiska och petrografiska meddelanden I–X" (1869-1885). Wiik loi näillä tutkimuksillaan perustan Suomen kallioperän ja mineraalien järjestelmälliselle tutkimiselle. Toisaalta hän omaksui ns. antiaktualistisen ja kehitysopin vastaisen kannan, pyrkien sen sijaan luomaan filosofisen järjestelmän, joka perustui aktiivisen, passiivisen ja indifferentin kolmijakoon. Teoriastaan hän julkaisi kirjasen "Utkast till en allmän teori med särskild tillämpning för minerologin och geologin" (1892). Samaa teoriaa koskevasta suurteoksen suunnitelmasta toteutui vain johdanto-osa "Den triadisk-monistiska världsåskådningen I. Utkast till en komparativ kosmologi. Prolog till ett världsdrama" (1901). Käsikirjoituksen muut osat hän talletti Helsingin yliopiston kirjastoon. Pyramidologia
Vuonna 1891 pyramidologia sai osakseen maailmanlaajuista huomiota, kun Raamatuntutkijain seuran perustaja Charles Taze Russell omaksui osan Taylorin ja Smythin teorioista. Russell kuitenkin hylkäsi angloisraelismin artikkelissaan "The Anglo-Israelitish Question". Sen sijaan hän hyväksyi Joseph Seissin käsityksen, että Gizan suuri pyramidi oli "Raamattu kivessä". Hänen mukaansa sillä oli erityinen osansa Jumalan suunnitelmissa viimeisiksi päiviksi. Tätä käsitystään hän perusteli tulkinnallaan Jesajan kirjan jakeista 19:19-20, joissa sanotaan: "Sinä päivänä on oleva Herran alttari keskellä Egyptin maata ja sen rajalla Herran patsas. Ja se on oleva merkkinä ja todistuksena Herralle Sebaotille Egyptin maassa, sillä he huutavat Herraa sortajain tähden, ja hän lähettää heille vapauttajan ja puolustajan, joka pelastaa heidät." Arkeologit John ja Morton Edgar, jotka olivat veljeksiä ja Russellin kannattajia, kirjoittivat laajoja tutkielmia suuren pyramidin historiasta, luonteesta ja profeetallisesta merkityksestä. Ne perustuivat osittain arkeologian perusteella tunnettuu historiaan, mutta myös heidän tulkintaansa profeetallisesta ja raamatullisesta kronologiasta. Heidät tunnetaan parhaiten kaksiosaisesta teoksestaan "Great Pyramid Passages and Chambers", jonka osat ilmestyivät vuosina 1910 ja 1913. Kuu
Pitkään Kuuta oli tutkittu vain sen pinnanmuotojen kannalta. 1900-luvun alussa Kuuta alettiin tutkia myös geologian näkökulmasta, ja esimerkiksi Kuun vulkaanisesta toiminnasta ja kraattereiden syntytavoista esitettiin teorioita. Geologinen ajanlasku
Geologisen kalenterin ajanjaksojen pituus vaihtelee miljoonista vuosista tuhansiin miljooniin vuosiin. Ajanjaksot luokitellaan aioneihin, maailmankausiin, kausiin ja epookkeihin. Myös epookit voidaan jakaa edelleen lyhyempiin ajanjaksoihin vaiheisiin. Geologiset aikakaudet perustuvat sedimenttikivikerrostumien tutkimukseen, muun muassa muinaisten merien pohjaan kerrostuneiden kuolleiden eliöiden fossiilien analysointiin. Ajanjaksoja erottaa esimerkiksi selvä muutos tietyn lajin osuudesta verrattuna kaikkiin lajeihin joukkosukupuuton vuoksi, kuten liitukauden/paleogeenin raja. Ajanjaksot esitetään yleensä alaspäin vanhenevassa järjestyksessä, joka symboloi karkeasti sedimenttikivikerrostumia. Täydellistä kaikki ajanjaksot kattavaa sedimenttikivikerrostumaa ei ole olemassa, joten tutkimustietoa on hankittu ympäri maapalloa sijaitsevista osakerrostumista. Geologiset ajanjaksot keksi Alcide d'Orbigny. Gemmologia
Geologia tutkii maapalloa ja sen aktiivisuutta. Sen alatiede mineralogia on mineraaleja koskeva tiede. Gemmologia kehittyi mineralogiasta omaksi tieteen alaksi 1800-luvun lopulla. Tähtitieteen historia
Ihmisen esihistoriallisina aikoina tähtitiede liittyi useissa kulttuureissa uskonnollisuuteen. Taivaankappaleet yhdistettiin henkiin tai jumaliin, ja niiden liikkeet puolestaan yhdistettiin säännöllisiin tapahtumiin (sade- ja kuivakausi, vuorovesi, vuodenajat ja niin edelleen). Ensimmäiset tähtitaivaan tutkijat olivat todennäköisesti pappeja tai muita hengellisiä johtohenkilöitä. Sekä uskonnollisia menoja että tähtitaivaan havainnointia varten rakennettiin ympäri maailmaa rakennelmia, niistä ehkä kuuluisimpana Stonehenge Englannissa. Zhuangologia
Zhuangologia (Zhuangin.: Hagcueŋь / Hagcuengh; yksink.: 壮学, perint.: 壯學; pinyin: Zhuàngxué) on Zhuangien kieltä, kirjallisuutta, historiaa, uskontoa, taidetta, taloutta, etiikkaa ja kulttuuria tutkiva monitieteinen ala. Nykyajan zhuangologia tieteellisen tutkimuksen muodossa sai alkunsa jo 1900-luvun, mutta todellisesti se alkoi kehittyä vasta, kun Huang Xianfan julkaisi teoksen "Zhuangin historiasta" (1957). Etelä-Georgia ja Eteläiset Sandwichsaaret
Vuonna 1882 joukko saksalaisia tutkijoita vieraili vuoden ajan saarella tehden tieteellisiä tutkimuksia esimerkiksi saaren geologiasta. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun saaren luontoa tutkittiin tarkemmin. Grafeeni
Grafeenin teoreettinen ja käytännön olemassaolo grafiitin sisäisen rakenteen osana on tunnettu jo pitkään ennen grafeenin löytämistä itsenäisenä rakenteena 2004. Röntgenkristallografian avulla aineiden rakennetta atomien mittakaavassa oli tutkittu ja ensimmäisiä kuvia hiiliatomien eri muodoista oli julkaistu vuonna 1938. Yhden atomin paksuisten pintojen teoreettista tutkimusta ovat tehneet mm. fyysikko Philip Russel Wallace ja kemisti Hanns-Peter Boehm. Näiden tutkimusten pohjalta grafiitin sisäinen rakenne tunnettiin. Boehm keksi sanan "grafeeni" jo vuonna 1962 kuvaamaan teoreettisesti mahdollisia yksiatomisia lakanoita. Ei kuitenkaan pidetty mahdollisena eristää tällaisia yksiatomisia tasoja toisista niin, että niiden rakenne säilyisi vakaana. Grafeenin mekaaninen kuorintamenetelmä kehitettiin 1990-luvulla, mutta silloin grafeenia saatiin eristettyä vain 50–100 kerroksen paksuisiksi näytteiksi.
Kun grafeeni löydettiin, aikaisempien kokeiden ja ennakkokäsitysten vastaisesti yhden atomitason paksuinen rakenne onnistuttiin eristämään itsenäiseksi pysyväksi hiilikalvoksi. Se oli ensimmäinen yhden atomikerroksen paksuinen materiaali.
Grafeenin löysivät Manchesterin yliopiston tutkijat Konstantin Novoselov ja Andre Geim. He yrittivät eri menetelmin ohentaa grafiittia. Alun perin heidän tutkimuksensa oli työviikon lopuksi tehtävää mielikuvituksellista hassuttelua. Heidän kokeissa käyttämänsä välineet olivat varsin tavanomaisia: ensin he koettivat erottaa grafeenia tavallisesta noesta, joka on hyvin hiilipitoinen aine. Toisessa kokeessa he käyttivät lyijykynän piikiteen pintaan jättämää grafiittijälkeä. Kolmannessa kokeessa he irrottivat grafiittia teipin liimapinnan avulla grafiittisesta kappaleesta. Teippi irrotti grafiittia kappaleesta ohueksi kalvoksi teippiin. Toisella teipillä he irrottivat tästä ohuesta kalvosta toisen, vielä ohuemman, kalvon. Tätä ideaa jatkaen he pääsivät varsin yksinkertaisin keinoin hyvin ohuisiin grafiittikalvoihin. Tutkijat onnistuivat löytämään keinon kalvojen tarkan paksuuden määrittämiseen optisella mikroskoopilla. Näistä ohuista kalvoista he saivat kemiallisilla lisäkeinoilla lopulta ohennettua grafiitin yksittäisiksi yhden atomin paksuisiksi hiilikalvoiksi.
Vuonna 2010 Geim ja Novoselov saivat grafeenin löytämisestä Nobelin fysiikanpalkinnon. J. G. Granö
Granön merkittävin panos maantieteelle oli hänen luomansa puhtaan maantieteen oppisuunta, joka herätti laajaa huomiota 1930-luvun Euroopassa. Geomorfologia muodosti 1900-luvun alussa maantieteen ytimen, mutta kansainvälisellä tasolla sen rinnalle oli noussut tutkimussuunta, joka tarkasteli maapallon luonnonjärjestelmiä ja ihmisen niissä aikaansaamia muutoksia. Granö oli yksi ensimmäisiä uuden tutkimussuunnan kehittäjiä, ja hän loikin omaleimaisen maisematieteellisen oppisuunnan. Granön lähestymistavan mukaan perusteellisen koulutuksen saanut tutkija tekee tutkimuksensa omien aistihavaintojensa perusteella. Maantieteellisessä maisematutkimuksessa oli yleensä keskitytty vain näköaistin kautta järjestyvään maisemaan, mutta Granö painotti kaikkia aisteja, joiden avulla tutkija pystyisi tekemään alueellisia yleistyksiä ja maisemiin perustuvia aluejakoja. Granö ei ollut kiinnostunut siitä, miten tavalliset ihmiset jäsentävät ympäristöään, vaan keskittyi koulutettujen ammattilaisten tekemiin tarkkoihin havaintoihin, jotka voitaisiin esittää karttojen muodossa. Tavallisten ihmisten havainnot ympäristöstään tulivat maantieteen tutkimuskohteeksi vasta 1960–1970-luvuilla. Tiede
Empiiristä luonnontutkimusta harjoitettiin jo antiikin aikana (muun muassa Aristoteles, Theofrastos ja Plinius vanhempi), ja erilaisia tieteellisiä menetelmiä sovellettiin jo keskiajalla (muun muassa Ibn al-Haitham, Al-Biruni ja Roger Bacon). Nykyaikaisen tieteen synty ajoitetaan kuitenkin uuden ajan alkuun 1500- ja 1600-luvuille — aikaan, jota kutsutaan yleisesti tieteelliseksi vallankumoukseksi. Projektiivinen geometria
Ala sai alkunsa 1600-luvulla Girard Desarguesin tutkimuksista, mutta se jäi syrjään geo­metrisen tutkimuksen valta­virrasta 1800-luvun alkuun asti, jolloin Jean-Victor Poncelet julkaisi järjes­telmälli­sen esityksen projek­tiivisesta geo­metriasta.
Tämän jälkeen projek­tiivista geo­metriaa alettiin tutkia niin vilkkaasti, että siitä tuli aika­kauden geometrian tärkein tutkimusalue. Tällöin kehitettiin myös kompleksisen projek­tiivisen avaruuden teoria, jossa koordinaatit ovat kompleksilukuja. Projek­tiiviseen geo­metriaan perustuivat myös monet muut samoihin aikoihin kehitetyt abstraktin matematiikan haarat kuten invarianttiteoria, italialainen algebrallisen geo­metrian koulukunta, Felix Kleinin Erlangenin ohjelma, joka johti klassisten Lien ryhmien teoriaan, sekä äärellinen geometria. Kemian historia
Hellenistisellä kaudella Theofrastos lajitteli kiviä niiden ominaisuuksien (väri, kovuus, kuumennettaessa tapahtuvat muutokset). Straton oli kokeellisten havaintojen edelläkävijä: hän todisti kokeellisesti, että ilmassa oli hiukkasia, jotka pystyivät liikkumaan lähemmäksi tai kauemmaksi toisistaan. Epikurolaiset toivat Demokritoksen atomiteorian jälleen esille Aristoteleen jälkeen. Ensimmäiset kemialliset kokeet tehtiin Aleksandriassa: kokeiden tarkoituksena oli valmistaa kultaa toisista aineista, ja tämä johti alkemian syntymiseen. Gela (antiikin kaupunki)
Gelan arkeologiset kaivaukset alkoivat vuonna 1900 ja kestivät vuoteen 1906. Niissä kaivettiin muun muassa akropolista ja sen temppeleitä sekä hautausmaita. Löytöjen ansiosta Terranova nimettiin uudelleen antiikin aikaisen kaupungin mukaan Gelaksi vuonna 1927. Uudet kaivaukset alkoivat vuonna 1948 tapahtuneiden sattumalöytöjen jälkeen. Fysiikan tutkimus
Nykyisen fysiikan, ja yleisemmin koko tieteen kokeelliset tutkimusmenetelmät on luotu keskiajan islamilaisen tieteen kukoistusaikana ja sittemmin Euroopassa uuden ajan alussa, tieteellisen vallankumouksen aikaan, aluksi Galileo Galilein, René Descartesin ja Isaac Newtonin töiden myötä. Ennen tätä uuden ajan alussa suosioon tullutta empirististä tieteenfilosofiaa oli tyydytty lähinnä luonnonfilosofisiin pohdintoihin ja auktoriteettiuskoon. Tieteellisen vallankumouksen jälkeen luonto ymmärrettiin ikään kuin mekaanisten lakien alaisena koneena, jota voitiin tutkia kokeellisin menetelmin ja jonka toimintaa voitiin ennustaa matematiikan avulla. Vielä 1700-luvulla luonnonfilosofian tutkimus ei kuitenkaan yleensä ollut kvantitatiivista – tieteellinen menetelmä ei ollut vielä täysin kehittynyt – eikä järjestelmällistä opetusohjelmaa tutkijoiden kouluttamiseksi ollut. Fysiikan tutkimus erkani vähin erin luonnonfilosofiasta, eriytyen lopulta omaksi tieteekseen vasta 1800-luvun aikana. Charles Lyell
"Elements of Geology" ("Geologian alkeet") oli alun perin tarkoitettu osaksi "Principles of Geology -teoksen neljättä painosta ja samalla sopivaksi kenttä­oppaaksi geologian opiskelijoille.
Sen eri aikakausilta peräisin olleiden geologisten muodostumien systemaattinen kuvaus laajeni kuitenkin siinä määrin, että vuonna 1838 Lyell päätti julkaista sen erillisenä teoksena. Kirjasta julkaistiin kuusi painoksia, joista myöhemmät olivat kaksiosaisia, eikä niitä enää voitu pitää sellaisena halpana, kannettavana käsi­­kirjana, jollaiseksi Lyell ensin oli teoksen ajatellut. Sen vuoksi Lyell laatikin teoksesta myöhemmin lyhennelmän "Student's elements of Geology", joka soveltui paremmin teoksen alku­peräiseen tarkoitukseen. Katastrofismi
Jo 1700-luvun lopulla James Hutton, jota toisinaan on nimitetty geologian isäksi, esitti uniformi­taria­nistisia selityksiä kerrostuneiden kivilajien synnylle, ja hän myös selitti geologisen ajan olleen suunnattoman pitkä. Geologi Charles Lyell kehitti Huttonin ajatuksia edelleen 1800-luvun alkupuolella ja keräsi havaintoja tukeakseen uniformi­taria­nis­tista teoriaansa, jonka mukaan Maan piirteet ovat muodostuneet vähitellen saman­laisten geologisten prosessien tuloksena, joiden voidaan nykyisinkin todeta vaikuttavan, mutta tavattoman pitkän ajan kuluessa. Lyell esitti ajatuksensa vaikutus­valtaisessa kolmi­osaisessa, 1830-luvulla julkaistussa teoksessaan "Principles of Geology". Se haastoi katastrofismin kannattajien kuten
Cuvier'n ja Bucklandin esittämät teoriat äkillisistä geologisista mullistuksista. Matematiikan historia
Geometrian varhaisvaiheita on lukujen syntyäkin vaikeampi selvittää. Kreikkalaiset sijoittivat geometrian synnyn muinaiseen Egyptiin, jossa sitä tarvittiin maanmittaukseen. On kuitenkin selvää, ettei kehittynyt geometrinen ajattelu ole syntynyt tuolloin tyhjästä, vaan jo paljon aiemmin on ollut jonkinlaista geometrista hahmotuskykyä. Monet muutkin eläimet, etenkin apinat, pystyvät hahmottamaan muodon abstraktina, tietystä esineestä irrallisena asiana ja ryhmittelemään eri esineitä muodon perusteella ryhmiin. Vanhimmat todisteet luovasta geometrisesta ajattelusta voidaan nähdä geometrisia kuvioita esittävissä luolamaalauksissa ja erilaisissa punostöissä. Jo niissä on nähtävissä esimerkiksi ajatus kuvioiden yhdenmuotoisuudesta ja symmetriasta. Yksi vanhimmista tällaisista töistä on Etelä-Afrikasta löydetty luola, jonka seiniin on raaputettu geometrisiä kuvioita arviolta jo 70 000 vuotta sitten. Gortyn
Gortyn oli yksi ensimmäisiä Kreetalla tutkittuja arkeologisia alueita aikana, jolloin minolaisen kulttuurin kohteita ei vielä oltu löydetty. Alueen ensimmäiset arkeologiset tutkimukset suoritti Federico Halbherr vuonna 1884. Hän löysi tuolloin mm. kiveen hakatut Gortynin lait. Myös myöhemmät arkeologiset kaivaukset alueella ovat pääosin italialaisten suorittamia. Suurta osaa laajasta roomalaisaikaisesta kaupungista ei ole edelleenkään kaivettu. Hydrologia
Ensimmäiset viralliset tunnustukset hydrologian asemasta tieteenä tulivat 1900-luvun alussa, kun vuonna 1922 Kansainvälinen geodeettis-geofysikaalinen unioni ja vuonna 1930 American Geophysical Union perustivat hydrologian osastot. Kvantitatiivinen hydrologia alkoi todella kehittyä vasta 1930-luvulla. Leroy Shermanin vuonna 1932 esittämä yksikkövaluntakäyrä oli merkittävä teoreettinen kehitysaskel, sillä sen avulla pystyttiin arvioimaan sadannasta aiheuttuvaa valuntaa. Seuraavana vuonna Robert Horton esitti imeyntäteoriansa. Sadantaa ja haihduntaa käsittelevä hydrometeorologia kehittyi 1940-luvulla. Sykloidi
Sykloidia tutki ensimmäisenä Nicholas of Cusa ja myöhemmin Marin Mersenne. Nimen sille antoi Galileo Galilei vuonna 1599. Vuonna 1634 G.P. de Roberval todisti, että sykloidin alle jäävän alueen pinta-ala on kolme kertaa niin suuri kuin sen ympyrän, jonka vieriessä se muodostuu. Vuonna 1658 Christopher Wren osoitti, että sykloidin pituus on neljä kertaa niin suuri kuin sen muodostavan ympyrän läpimitta. Sykloidia on sanottu "Geometrian Helenaksi", ja 1600-luvun matemaatikot kävivät paljon siihen liittyviä kiistoja. Fysiikan historia
Varhaisimmat fysiikkaan viittaavat merkit ovat peräisin neanderthalin ja Cro-Magnonin ihmisen ajalta noin 30 000 vuotta sitten. Tämä tieto perustuu luunpalaseen, johon on erään tulkinnan mukaan kaiverrettu merkintöjä Kuun kierron vaiheista. Luu löydettiin Abri Blanchard'sta Ranskasta. Luonnonvoimien tuntemuksen arvellaan kehittyneen käytännön elämän ongelmien vaatimuksesta, taivaan- ja luontokappaleiden sekä luonnon ilmiöiden havainnoinnista sekä peloista ja turvattomuuden tunteesta. Syntyi uskonnollisia kultteja ja riittejä, jotka kannustivat tavoittelemaan korkeampaa tietoa. Ensin kehittyivät ennustaminen, mantiikka ja magia. Siinä missä mantiikka tutkii yliluonnollisen jumalan vaikutusta maalliseen elämään, magia pyrkii itse vaikuttamaan luontoon. Arkeologia
Puiden vuosirenkaisiin perustuva vuosirengasajoitus otettiin arkeologiassa käyttöön 1910-luvun jälkeen Yhdysvalloissa. Sen avulla Yhdysvaltain lounaisosista löytyneiden puuesineiden tekoajat pystyttiin selvittämään aina 2000 vuoden taakse. Radiohiiliajoituksen kehitti Chicagon yliopiston Willard Libby 1940-luvun loppupuoliskolla, ja menetelmä mullisti arkeologisen ajanlaskun 1950-luvulla. Sen ja samankaltaisten radioaktiivisten aineiden hajoamiseen perustuvien ajoitusmenetelmien avulla havaittiin, että ihmislaji oli aiemmin luultua vanhempi, jääkausi luultua myöhäisempi, maanviljelys ja kaupungistuminen luultua varhaisempia, ja Stonehenge vanhempi kuin pyramidit. Tekniikan historia
Kaukomatkojen alettua tarvittiin menetelmä aluksen paikan määrittämiseen aavalla merellä. Gerhardus Mercator oli 1569 kehittänyt karttaprojektion, jossa olivat pituus- ja leveysasteet oikeassa kulmassa ja joka siten hyödyllinen navigoinnissa. Leveysaste opittiin mittaamaan 1600-luvulla Pohjantähden korkeuskulman avulla, mutta keskiajalla kehitetyt meriastrolabiin ja jaakobinsauvaan perustuneet kulmamittausmenetelmät olivat liian epätarkkoja. Paikannuksen tärkeyden vuoksi Englannin hallitus perusti erityisen komitean palkitsemaan ongelman ratkaisun kehittäjiä. Englantilainen matemaatikko John Hadley (1682–1744) kehitti vuonna 1731 peilioktantin, josta sitten kehittyi sekstantti. Tarkan kulmanmittauksen lisäksi tarvittiin tarkka kello mittauspaikan ja nollameridiaanin aikojen vertaamiseen. Englantilainen kelloseppä John Harrison (1693–1776) esitteli ensimmäisen kronometrinsa, kellon joka toimii myös merenkäynnissä. Se oli niin lupaava, että hän sai palkinnon laitteensa kehittämiseen. Kuitenkin vasta 1761 hän sai valmiiksi riittävän luotettavan kellon. Tähtitieteellinen navigointi on yhä vielä merenkulun perusta. Historiallinen geologia
Historiallinen geologia on käsite, johon sisältyy geologinen tutkimus menneiden aikojen osalta. Siihen kuuluvat muun muassa muinaisten vuoristojen poimuttuminen ja niihin liittyvät kallioperän ruhjeet. Siihen kuuluvat myös jääkausien alkamisten syyt sekä jääkausien ja niiden loppumisten vaikutukset maaperään. Fenologia
Luonnon ilmiöitä on seurattu ja kirjattu muistiin Euroopassa jo 1600-luvulla, japanissa ja Kiinassa jo aikaisemminkin. Fenologian ala kukoisti 1800-luvulla, kun tietoja tarvittiin varsinkin maataloustuotannon kehittämiseen. Alan merkitystä vähäteltiin välillä, mutta se lähti uuteen nousuun, kun ilmaston on ennustettu lämpenevän nopeasti. J. G. Granö
Granö kirjoittautui Keisarilliseen Aleksanterin-Yliopistoon (nykyinen Helsingin yliopisto) 11. kesäkuuta 1900 ja aloitti opinnot syksyllä. Hän jätti kasvitieteen opinnot nopeasti, sillä opetus ei vastannut odotuksia, mutta säilytti kuitenkin kiinnostuksensa kasvitiedettä kohtaan koko uransa ajan. Hän jatkoi opintojaan Palménin ohjeiden mukaan. Syksyllä 1901 Granö kiinnostui maantieteestä oltuaan kuuntelemassa maantieteen ylimääräistä professoria J. E. Rosbergia, joka luennoi vuoristojen synnystä. Maantiedettä ei arvostettu omana tieteenään vielä vuosisadan alussa, ja Palmén vastusti maantieteen valintaa pääaineeksi. Granö valitsi sen kuitenkin, ja hän keskittyi opintoihinsa niin tarmokkaasti, että Rosberg valitsi hänet seuraavana syksynä maantieteen laitoksen ylimääräiseksi assistentiksi. Granön tehtäväksi tulivat ensimmäisen vuoden opiskelijoiden ohjaaminen ja kartografisten harjoitustöiden uudelleen järjestäminen. Harjoitustyöt oli aloittanut Ragnar Hult, joka oli Helsingin yliopiston ensimmäinen maantieteen dosentti ja maantieteen laitoksen perustaja. Geologian historia
Yksi innostuneista asianharrastajista oli lontoolainen lääketieteen tohtori James Parkinson. Hän kirjoitti 1804 alan perusteoksen "Organic Remains of a Former World". Skotlantilainen tutkija Charles Lyell taas vakiinnutti uniformitarianismin, jonka mukaan luonnonlait ovat myös menneisyydessä olleet samat kuin nykyisinkin, joten geologiset havainnot voidaan selittää vain tunnettujen luonnonlakien avulla. Maantiede
1600-luvulle tultaessa mantereiden sisäosat ja valtamerien osat olivat vielä tutkimattomia. 1600- ja 1700-luvut olivatkin todellisen tutkimusmatkailun aikaa. Aasian sisäosia tutkittiin, minkä tarkoituksena oli löytää suurten jokien lähteet. Pohjois-Amerikassa ranskalaiset tutkimusmatkaajat löysivät Suuret järvet 1650-luvulla. Samat tutkijat löysivät myös Mississippi- ja Missourijoet vuonna 1673. Kanadan tuntemus parani erityisesti turkismetsästyksen kautta, metsästysretkiltä saatiin paljon uutta tietoa alueen piirteistä. Alexander Mackenzie kulki Mackenziejokea pitkin Jäämerelle, ja löysi muun muassa Kalliovuoret. Edgeworth David
Huhtikuussa 1886 David aloitti perusteelliset tutkimukset Hunterjoen alajuoksulla. Hän löysi apulaisensa kanssa 3. elokuuta hiilisuonen, johon perustettiin merkittävä hiilikenttä. Tutkimusten ansiosta David sai tehtäviä myös luennoitsijana, ja vuonna 1890 hän päätti hakea Sydneyn yliopiston geologian ja palentologian professorinvirkaa. Seuraavana vuonna hänet valittiinkin geologian professoriksi. David oli Sydneyssä professorina vuoteen 1924 asti. Hän oli arvostettu luennoitsija ja opetti useita tulevia geologeja, mutta hän sai maineensa erityisesti yliopiston ulkopuolisista ansioista. Matematiikan historia
700-luvulta eaa. lähtien kreikkalaiset olivat alkaneet perustaa siirtokuntia Välimeren ja Mustanmeren rannikolle. Tämä toi lisää yhteyksiä myös vanhoihin matematiikan keskuksiin, Babyloniaan ja Egyptiin, ja oli ilmeisesti yksi syy nopeaan matematiikan kehittymiseen. Ensimmäiset nimeltä tunnetut kreikkalaiset matemaatikot olivat Thales (noin 624–548 eaa.) ja Pythagoras (noin 580–500 eaa.). Heidän teoksistaan yksikään ei ole säilynyt, mutta monet myöhemmät matemaatikot viittaavat heihin teoksissaan. On kuitenkin kiistanalaista, mitkä kaikki heidän nimiinsä yleensä laitettavista keksinnöistä olivat todella heidän itsensä kehittämiä. Thaleen ansioksi lasketaan yleensä geometrisen deduktiivisen päättelyn kehittäminen. Pythagoras ja hänen seuraajansa perustivat koulukunnan, jonka mukaan kaikki oli esitettävissä kokonaislukujen ja niiden suhteiden avulla. He olivat siis ensimmäisiä, jotka pyrkivät kuvaamaan luontoa säännönmukaisesti matematiikan avulla. Pythagoras havainnoi, kuinka värähtelevän kielen pituus vaikuttaa sävelkorkeuteen ja tutki, missä suhteessa kielten pituuksien tulee olla, jotta saadaan tuotettua yhteen oktaavialaan kuuluvat sävelet. He myös ottivat käyttöön alkuluvun ja kultaisen leikkauksen käsitteet. Pythagoralainen lukujen palvonta johti erilaisten lukujonojen tutkimiseen, ja tiettyjä lukuja pidettiin ”arvokkaampina” kuin toisia. Tämä johti siihen, että he erottivat toisistaan puhtaan matematiikan ja laskutekniikkaan keskittyvän "logistiikan". Tämä saattoi hidastaa lukujen merkintätavan kehittymistä, kun käytännön laskemista pidettiin alempiarvoisena. Kreikkalaiset merkitsivät lukuja aluksi roomalaisia numeroita muistuttavalla järjestelmällä. Viimeistään 400-luvulla eaa. siirryttiin joonialaiseen merkintätapaan, joka muistutti paikkajärjestelmää. Täydellistä paikkajärjestelmää ei alettu koskaan käyttää, eikä joonialaista merkintää käytetty murtolukuihin. Pythagoralaiset pitivät niitä kahden kokonaisluvun suhteena eikä suuruudeltaan kokonaislukujen väliin sijoittuvina erillisinä lukuina. Arkeologia
Thomas Jefferson suoritti vuonna 1784 Virginian kummuilla kaivauksia ja teki stratigrafisia havaintoja. 1840-luvulla aloitettiin mayojen korkeakulttuurin sekä Pohjois-Amerikan pueblojen ja kummunrakentajien kulttuurien tutkiminen. 1900-luvun merkittäviä löytöjä olivat jalostettujen viljojen alkuperän selvittäminen Keski-Amerikassa ja olmeekkien sivilisaation löytäminen Meksikossa. Tieteenfilosofian historia
Luonnontieteet alkoivat kehittyä voimakkaasti 1600-luvulla muun muassa Galileo Galilein ja Isaac Newtonin ansiosta. Havaintoihin pyrittiin sovittamaan matemaattisia malleja, ei niinkään laadullista kuvailua. Ilmiöitä alettiin selittää päämäärän (teleologia) sijaan syillä (kausaliteetti). Siinä missä Aristoteles oli ajatellut, että kivi putoaa, koska sen luontainen paikka on maassa, Newton osoitti, että kivi putoaa, koska Maan painovoima vetää sitä puoleensa. Sää
Babylonialaisten ennustukset perustuivat astronomisiin havaintoihin, pilvien muotoon ja optisiin ilmiöihin kuten haloilmiöihin. Kiinalaiset kehittivät vuoden 300 eaa. tienoilla kalenterin, jonka avulla he pystyivät ennakoimaan säiden kausittaisen vaihtelun. Ensimmäiset viittaukset sademittarin käyttöön ovat löytyneet Intiasta ajalta noin 300 eaa. Sääntutkimusta tarkoittava sana "meteorologia" on peräisin kreikkalaisfilosofi Aristoteleeltä, joka kuvaili tutkielmassaan "Meteorologia" tunnettuja sääilmiöitä, vaikkakin joitain niistä virheellisesti. Aristoteleen oppilas Theofrastos esitti omissa sääteoksissaan sääenteitä ja huomioita.
Keskiajalla säätä ennustettiin Aristoteleen oppien sekä Arabiasta tulleen, tähtien ja planeettojen asemiin perustuneen astrometeorologian pohjalta. Suosituissa almanakoissa oli sääennusteita etenkin maanviljelijöille. Renessanssin aikana 1400-luvulta alkaen meteorologia kehittyi tieteellisten havaintojen myötä. Italialainen keksijä Leonardo da Vinci kuvasi sääilmiöitä päiväkirjoissaan ja keksi meteorologisia kojeita kuten kosteusmittarin. Galileo Galilei kehitti ensimmäisen lämpömittarin ja hänen oppilaansa Evangelista Torricelli 1600-luvun alussa ensimmäisen ilmapuntarin. Ranskalainen Blaise Pascal oli ensimmäisiä, joka keksi ilmanpaineen muutosten olevan säästä johtuvia ja osoitti että ilmanpaine laskee ylemmäs mentäessä. Firenzen Accademia del Cimentossa (1657–1667) keksittiin useita sääkojeita, kuten tiivistyskosteusmittari. Toscanan suurherttua perusti vuonna 1654 sääasemien verkoston eri puolille Eurooppaa. Kivikauden keramiikka
Arkeologiassa oli ollut pitkään vallalla eurooppalaisten havaitoon perustuva käsitys, että keramiikka keksittiin Lähi-idässä (Kaksoisvirranmaassa tai Egyptissä) tai Induslaaksossa ja että se levisi sieltä ympäri maailman. Tähän ilmiöön liitettiin siirtyminen metsästyksestä ja keräilystä maataloudeden eri muotojen harjoittamiseen, mitä vaihetta kutsutaan neoliittiseksi kivikaudeksi. Tämä teoria sai haastajansa 1900-luvulla useasta löydöksestä, jossa juuri metsästäjä-keräilijät alkoivat käyttämään keramiikkaa siirtymättä maatalouden harjoittamiseen. Fysikaalinen geodesia
Lauri Tannin tutkimus "On the Continental Undulations of the geoid as determined from the present gravity material" vuodelta 1948 perustui 13 000 heiluripisteeseen ja muutamaan tuhanteen gravimetrihavaintoon. Gravimetrihavainnot olivat selvästi tarkempia kuin edelliset, mutta tekniikka oli tuolloin kallista, harvinaista ja kooltaan suurta, mikä selittää havaintojen vähäisyyden. Vaikka aineiston globaalijakautuma oli puutteellinen, Tannin geoidissa Maan muodon pääpiirteet olivat jo selvästi näkyvissä ja oikeilla paikoillaan. Tannin geoidijulkaisu saavutti nopeasti lähdeteoksen aseman ja oli ainakin 10 vuoden ajan useimmin siteerattuja geodeettisia julkaisuja. J. G. Granö
Granö aloitti Turussa vielä vuonna 1926. Häntä kohtaan oli suuria odotuksia, sillä uuden professuurin ja tunnetun tutkijan toivottiin tuovan lisää opiskelijoita ja vahvistavan yliopiston asemaa. Granö itse odotti voivansa keskittyä Turussa paremmin tieteelliseen työhön kuin Helsingissä. Hän ei pystynyt kuitenkaan heti keskittymään oman maantieteellisen teoriansa kehittämiseen, sillä hänen piti ensin saada valmiiksi joitakin karttoja "Suomen kartastoa" varten. Turussa Granö jatkoi jo Tartossa aloittamaansa maisematieteellistä tutkimusta ja julkaisi 1929 saksankielisen teoksen "Reine Geographie", joka ilmestyi seuraavana vuonna suomeksi nimellä "Puhdas maantiede". Siinä Granö esitteli "puhtaaksi maantieteeksi" nimittämänsä oppisuunnan, jonka metodeilla pystyi erottamaan maisemallisesti yhtenäisiä alueita ja tekemään aluejakoja. Granön ajatukset pohjautuivat osaltaan saksalaiseen "Landschaft"-traditioon, ja teos ilmestyi aikana, jolloin maantieteen olemuksesta keskusteltiin vilkkaasti. Granö esitteli ensimmäisenä tutkijana aistiympäristön tutkimuskohteena. "Puhdas maantiede" sai kuitenkin aikanaan ristiriitaisen vastaanoton, mikä oli pettymys Granölle. Hän jatkoikin tutkimuksensa parissa ja julkaisi seuraavaksi teoksen "Suomen maantieteelliset alueet", jossa hahmotteli käytännön sovelluksia aluetieteelleen. Paleontologia
Paleontologia on geotieteiksi kutsuttujen luonnontieteiden osa-alue, joka tutkii Maan esihistoriallisten aikojen elämää. Tutkimuskohteena ovat erityisesti fossiilit, joiden perusteella voidaan rekonstruoida yksittäisiä eliöitä, niiden edustamien lajien evolutiivisia kehityslinjoja ja joskus jopa kokonaisia ekosysteemejä. Paleontologian lähitieteitä ovat geologia ja biologia. Termi tulee kreikan kielestä: "παλαιός (palaios)" tarkoittaen "vanha, muinainen", "ὄν, ὀντ-" ("on, ont"-), tarkoittaen "olento" ja "λόγος (logos)", tarkoittaen "tutkimus". Stonehenge
Opettaja ja antiikkikauppias William Camden esitti suositussa historiateoksessaan "Britannia" (1586), että Stonehenge olisi jättiläisten rakentama. Ensimmäiset kaivaukset Stonehengellä tehtiin 1620-luvulla, kun Buckinghamin herttua suoritti kaivauksia kuningas Jaakko I:n aloitteesta. Myöhemmin Jaakko antoi arkkitehti Inigo Jonesille tehtäväksi monumentin tutkimisen. Jonesin tutkimus julkaistiin postuumisti 1652, ja se oli ensimmäinen kokonaan Stonehengestä kirjoitettu kirja. Myöskään Jones ei uskonut, että monumentti oli tavallisten brittien rakentama, vaan esitti rakentajiksi roomalaisia. Geodesia
Suomessa geodesian tutkimusta harrastettiin jo ennen itsenäisyyttä. 1900-luvun suomalaisia geodeetteja olivat muun muassa Yrjö Väisälä, Veikko A. Heiskanen, Reino A. Hirvonen, V.R. Ölander, Tauno J. Kukkamäki, Erkki Kääriäinen ja Juhani Kakkuri. Tutkimusaiheet olivat tähtikolmiointi, perusviivan tarkka interferometrinen mittaus, Maan painovoimakentän teoria ja geoidimääritys, isostasia, vaaitusrefraktio, postglasiaalinen maannousu ym. Ympäristötieteiden historia
Sekä geologia että kasvi- ja eläintiede laajensivat tutkimusaluettaan koko 1800-luvun. "Darwiniaanista vallankumousta" pidetään tavallisesti vedenjakajana kuvaamisen ja luokittelun kauden ja nykyisen ajattelun välillä, jossa kaikki selitetään luonnon prosessien tuloksena. 1800-luku oli myös kasvavan erikoistumisen aikaa: vuosisataa on pidetty siirtymäkautena pääosin amatöörimäisen "luonnonhistorian" ja ammattimaisen "biologian" välillä. On kuitenkin huomioitava, että jo vuosisadan avulla oli merkittävä määrä asiantuntijoita, muun muassa Linnén luokitteluperinteen kannattajat. Näiden asiantuntijoiden määrän kasvaessa he yrittivät evoluutioajatuksen avulla yhtenäistää epämääräisesti oppejaan. Eri aloilla oli kuitenkin taipumus jatkaa entistä toimintaansa, joten yritykset olivat pääosin turhia. "Biologian" käsite tuli käyttöön vasta 1800-luvun lopulla, eikä se tuolloin vastannut nykyistä merkitystään. James Hutton
Hutton oli kiinnostunut geologiasta maatilallaan. Hän tutki sitä, miten tuuli ja sade muuttivat maanpintaa. Hän oli tehnyt vuonna 1764 geologisen tutkimusmatkan Skotlannin pohjoisosissa George Clerk-Maxwellin kanssa. Altai (vuoristo)
Altain maantiedettä ja geologiaa tutki 1900-luvun alussa suomalainen maantieteilijä J. G. Granö, joka kirjoitti matkoistaan Altailla myös yleistajuisia matkakirjoja ja otti alueelta runsaasti valokuvia. Tertiäärikausi
Termiä tertiääri käytti ensimmäisenä Giovanni Arduino 1700-luvun puolivälissä. Hän jakoi geologisen ajan primääri-, sekundääri- ja tertiäärikauteen Pohjois-Italiassa tekemiensä havaintojen perusteella. Myöhemmin kausijärjestelmää täydennettiin erottamalla tertiäärikaudesta vielä kvartäärikausi. Geologian historian alkuvaiheessa näiden kausien katsottiin vastaavan tiettyjä vaiheita Raamatun historiassa; tertiäärikautisten kivilajien oletettiin syntyneen vedenpaisumuksessa. Charles Darwin
Ennen lähtöä FitzRoy antoi Darwinille Charles Lyellin "Principles of Geology" -teoksen ensimmäisen osan, jossa Lyell selittää maanpinnalla tapahtuvia prosesseja ja niiden tasapainoa. Ensimmäinen pysähdys tehtiin Afrikan länsirannikon läheisyydessä sijaitsevalle Kap Verden saariryhmän suurimmalle saarelle Santiagoon. Siellä Darwin huomasi vulkaniittirinteen laella, noin 13 metrin korkeudella, valkoisen juovan. Hän totesi sen koostuvan simpukankuorten palasista ja korallista. Darwin katsoi tämän sopivan Lyellin ajatukseen, että maanpinta nousee ja laskee hitaasti. Se puolestaan inspiroi Darwinin ajattelemaan saaren geologista historiaa ja kirjoittamaan asiasta myös tulevissa geologiaa käsittelevissä teoksissaan. Kirkkohistoria
Vielä 1600-luvulla James Ussher laski ns. Ussherin–Lightfootin kalenterissa maailman ajoituksen Raamatun avulla. Raamattuun pohjautuvan historiankirjoituksen valta-asema murtui kuitenkin valistusajan jälkeen. Tieto muinaisista kulttuureista muun muassa Egyptissä ja Kiinassa lisääntyi. Vielä enemmän ongelmia tuottivat geologian kehityksen myötä syntyneet geologiset ajoitukset maan iästä. Moderni historiankirjoitus syntyi 1800-luvulla. Nykyään kirkkohistoriaa tutkitaan samoilla menetelmillä kuin muutakin historiaa, erona on vain tutkimuskohde. Geokemia
Geokemia tutkii maapallon kemiaa. Geokemiassa selvitetään eri alkuaineiden jakautumista ja kiertoa maapallon kivi-, vesi- ja ilmakehän sekä elollisen luonnon välillä.
Geokemia antaa ymmärrystä haitallisten aineiden vaikutuksiin ja leviämiseen sekä työkaluja leviämisen ehkäisemiseen. Sen alalaji biogeokemia on erikoistunut tutkimaan alkuaineiden runsautta ja esiintymismuotoja kasvi- ja eläinkunnassa. Isotooppigeokemia puolestaan tutkii isotooppien
runsautta ja jakautumissuhteita maapallolla. 
Geokemiaa hyödyntävät käytännössä kaikki geologian alalajit, kuten mineralogia, hydrogeologia ja paleoklimatologia. 
Suomalaiset Helsingin yliopiston professorit Thure Georg Sahama (†1983) ja Kalervo Rankama (†1995) kuuluivat kansainvälisesti geokemian suuriin nimiin.
Suomessa geokemiaa voi opiskella pääaineena Helsingin ja sivuaineena Oulun yliopistossa. Tieteenfilosofia
Luonnontieteet alkoivat kehittyä voimakkaasti 1600-luvulla Galileo Galilein ja Isaac Newtonin ansiosta. Havaintoihin pyrittiin sovittamaan matemaattisia malleja, ei niinkään laadullista kuvailua. Ilmiöitä alettiin selittää päämäärän (teleologia) sijaan syillä (kausaliteetti). Aristoteleen mukaan kivi putoaa, koska sen luontainen paikka on maassa. Newtonin teorian mukaan kivi putoaa, koska Maan painovoima vetää sitä puoleensa. Keidasteoria
Keidasteoria on näkemys, jonka mukaan maanviljely alkoi Lähi-idässä ensiksi kuivilla alueilla sijaitsevissa keitaissa, jotka olivat jokien tai lähteiden kastelemia. Keidasteorian esitti 1900-luvun alussa arkeologi Raphael Pumpelly. Hän oli käynyt katsomassa muinaisia keitaiden lähelle rakennettuja Turkmenistanin asuinpaikkoja. Charles Darwin
Darwin kiinnostui luonnonhistoriasta opiskellessaan ensin lääketiedettä Edinburghin yliopistossa ja myöhemmin teologiaa Cambridgessa. Hänen viisi vuotta kestänyt tutkimusmatkansa HMS Beaglella vakiinnutti hänen asemansa geologina. Matkalla tehdyt havainnot tukivat Charles Lyellin uniformitarianistisia ajatuksia. Darwinin julkaisema kirja Beaglella tehdystä merimatkasta teki hänestä kuuluisan. Matkallaan hän keräili kuolleiden eläinlajien fossiileita, mikä sai hänet kummastelemaan luonnonvaraisten eläinten ja fossiilien maantieteellistä levinneisyyttä. Tämän johdosta hän alkoi tutkia eliölajien muuttumista toisiksi ja lopulta kehitti teoriansa luonnonvalinnasta vuonna 1838. Vaikka Darwin keskusteli teoriastaan muutamien luonnontieteilijöiden kanssa, hän tarvitsi vielä aikaa laajamittaiseen tutkimustyöhön. Hänen geologinen työnsä oli kuitenkin tuolloin etualalla. Tähtitiede
Tähtitiede on yksi vanhimmista tieteistä, sillä ihmiset ovat tutkineet aurinkoa, kuuta, planeettoja ja tähtiä vähintään 5 000 vuotta. Ihmisen esihistoriallisina aikoina tähtitiede liittyi useissa kulttuureissa uskonnollisuuteen. Sekä uskonnollisia menoja että tähtitaivaan havainnointia varten rakennettiin ympäri maailmaa rakennelmia, niistä ehkä kuuluisimpana Stonehenge Englannissa. Antiikin Kreikassa filosofit kehittivät erilaisia malleja taivaankappaleiden liikkeiden selittämiseksi. Aristarkhos esitti jo noin 280 eaa., että Maa kiertää Aurinkoa. Eratosthenes arvioi maapallon ympärysmitan varsin tarkasti tutkimalla varjojen kulmia toisistaan kaukana olevilla paikoilla. Klaudios Ptolemaios julkaisi noin 140-luvulla jaa. "Almagestin", jonka määrittelemä maakeskinen kaikkeuden malli pysyi voimassa Euroopassa yli tuhat vuotta. Arabimaailmassa tähtitieteilijät kehittivät keskiajalla tieteen siihen mennessä korkeimmalle tasolleen. Maantiede
Muihin merkittäviin maantieteilijöihin kuuluivat Sebastian Münster, joka kirjoitti Eurooppaa kuvaavan teoksensa Cosmografia universa vuonna 1544, sekä Leonardo da Vinci, joka selitti muun muassa kivien kulumista, fossiilien olemusta sekä jokisuistojen kasaantumista. Lisäksi maantiedettä auttoivat Nikolaus Kopernikus selvittämällä Maan kierron Auringon ympäri, Galileo Galilei määrittämällä painovoiman suuruuden, kaukoputken keksiminen 1600-luvun alun Hollannissa, elohopeailmapuntari vuodelta 1643, joka auttoi korkeuden määrittämisessä, sekä alkoholilämpömittari. Arkeologia
Rooman rapautuneet rauniot alkoivat herättää Italiassa kiinnostusta renessanssin myötä 1400-luvulla. Myös etruskien menneisyydestä kiinnostuttiin. Vuonna 1738 aloitettiin kaivaukset Herculaneumin kaupungissa ja 1748 Pompejissa, jotka olivat hautautuneet hyvin säilyneinä tuhkan alle Vesuviuksen purkauksessa 79 jaa. Ympäristötieteiden historia
1500-luvun alussa alkoi syntyä luontoa kuvaavan kirjallisuuden perinne. Samoin yliopistot perustivat kasvitieteellisiä puutarhoja ja kasvitieteilijät veivät tutkimusta eteenpäin: esimerkiksi Bolognan yliopiston lääketieteen opettaja Luca Ghini kehitti kasvien prässäämistä ja otti herbaarion käyttöön kasvitieteellisen tutkimuksen välineenä. Samalla Euroopassa syntyi viestintäverkko, joka välitti eri puolilla Eurooppa toimiville oppineille näytteitä ja tietoa. Konrad von Gesner keräsi ja levitti tietoa niin laajasti, että häntä on kuvattu yhden miehen Royal Societyksi. Von Gesner myös kiipesi vuorille lisätäkseen arvostusta niiden kauneutta kohtaan. Geometria
Geometrian varhaisia merkittäviä tekstejä oli Eukleideen noin vuonna 300 eaa. kirjoittama oppikirja Alkeet. Teos koostuu 13 kirjasta, joissa käsitellään euklidista geometriaa ja aikakauden lukuteoriaa. 1600-luvun alkupuolella René Descartes ja Pierre de Fermat kehittivät analyyttisen geometrian. Venäläinen matemaatikko Nikolai Lobatševski kehitti 1800-luvun alussa epäeuklidisen geometrian, jossa euklidisen geometrian viides aksiooma ei pitänyt paikkaansa. 1800-luvun aikana geometrian edistykseen vaikuttivat myös analyysin ja differentiaaligeometrian parissa työskennellyt Bernhard Riemann ja algebrallisen topologian luoja Henri Poincaré. Geotieteet
Geotieteet, myös maatiede tai maatieteet, on yhteisnimitys luonnontieteille, jotka tutkivat Maan ja sen ilmakehän rakennetta sekä ilmiöitä. Niiden tutkimuksessa sovelletaan fysiikkaa, matematiikkaa, kemiaa ja biologiaa. Ne eivät siten kuulu selkeästi vain yhteen edellä mainituista neljästä luonnontieteen alasta, vaan ne luetellaan yleensä erillään muista luonnontieteistä. Geologia, ilmatiede ja maantiede ovat alueen keskeisimmät tutkimusalat. Teologian historia
Sanan teologia alkuperä on antiikin Kreikassa, jossa se tarkoitti jumalallisia asioita koskevaa tiedettä, kaikenlaista jumalien ja kosmologian tutkimista. Termin merkitys on kuitenkin muuttunut huomattavasti sinä aikana kun sitä on käytetty, pääasiassa kristillisessä ajattelussa, antiikista keskiajan ja valistusajan läpi nykyaikaan. Geologian tutkimuskeskus
Vuonna 1877 vuorihallituksen yhteyteen perustettiin Geologinen toimisto. Geologinen Komissioni perustettiin sen jatkajaksi vuonna 1886. Myöhemmin laitoksen nimeksi tuli Geologinen tutkimuslaitos, Geologian tutkimuslaitos ja nykyinen Geologian tutkimuskeskus. Maaperägeologia
Maaperägeologia (kvartäärigeologia) tutkii maankuoren ylintä osaa, joka on muodostunut maapallon kehityshistorian nuorimmalla kaudella, kvartäärikaudella. Jako kallioperä- ja maaperägeologiaan on Suomen geologian yliopisto-opetuksen erityispiirre, joka johtuu Suomen kallioperän ja maaperän suuresta ikäerosta. Syvä taivas
Syvää taivasta on havaittu hamasta muinaisuudesta asti. Lukuisat kohteet tunnettiin jo antiikin aikana, mutta niiden todellista luonnetta alettiin ymmärtää vasta 1600- ja 1700-luvuilla kaukoputkien kehityksen myötä. Ensimmäisiä syvän taivaan havaintoja kaukoputkella teki Galileo Galilei, joka havaitsi muun muassa tähtijoukkoja, ja huomasi Linnunradan koostuvan lukuisista tähdistä. 1700-luvulla Charles Messier teki ensimmäisen syvän taivaan kohteiden luettelon, joka sisälsi 109 kohdetta. Luettelo tunnetaan nykyään Messierin luettelona, ja suurin osa sen kohteista on suhteellisen helppoja ja kirkkaita, ja ovat helposti näkyvissä pienelläkin kaukoputkella. Messierin jälkeen kohteita tutkivat ja luetteloivat muun muassa William Herschel ja hänen poikansa John Herschel. 1800-luvulla Rossen jaarli William Parsons havaitsi aikansa suurimmalla kaukoputkella muun muassa Ajokoirien tähdistössä sijaitsevaa ”pyörregalaksia” ja havaitsi ensimmäisenä galaksin kierteisrakenteen. Agora (Ateena)
Agoran alueen ensimmäiset arkeologiset tutkimukset alkoivat vuonna 1859 ja tämä vaihe kesti vuoteen 1912 saakka. Kaivauksia suorittivat alkuvaiheessa kreikkalaiset ja saksalaiset arkeologit. Alueen laajamittaiset, järjestelmälliset arkeologiset kaivaukset alkoivat vuonna 1931. Nämä kaivaukset on suorittanut American School of Classical Studies at Athens eli Yhdysvaltain arkeologinen koulu Kreikassa. Kaivausten alkaessa alueella oli vielä noin 400 pääosin 1800-luvulla rakennettua taloa. Amerikkalaiset ostivat alueen maat ja talot vähitellen ja purkivat rakennukset kaivausten tieltä vaiheittain. Tämän mahdollisti muun muassa Rockefeller-säätiön taloudellinen tuki. Perinnöllisyystiede
Perinnöllisyystiede eli genetiikka on perinnöllisyyttä tutkiva biologian haara. Se tutkii geenien eli perintötekijöiden rakennetta, toimintaa, muuntelua ja periytymistä.
Nykyisessä muodossaan perinnöllisyystiede sai alkunsa Mendelin jo aiemmin löytämien periytymissääntöjen uudesta löytymisestä vuonna 1900 sekä myöhemmin DNA:n rakenteen ja geneettisen koodin selvittämisestä vuonna 1953. Ominaisuuksien periytymistä vanhemmilta jälkeläisille ilman ilmiön geneettisen taustan tuntemista on kuitenkin käytetty hyväksi jo esihistoriallisina aikoina esimerkiksi eläinten ja kasvien jalostuksessa. Ornitologia
Vaikka ornitologia tieteenalana kehittyi huomattavasti myöhemmin, linnut ovat kiinnostaneet ihmisiä jo aikojen alusta. Niitä on tutkittu ja niistä on kirjoitettu jo pitkään. Aristoteles kirjoitti 300-luvulla eaa. teosksensa "Eläinoppi", jota käytti pohjanaan myös esimerkiksi 70-luvulla teoksen "Naturalis historia" kirjoittanut Plinius vanhempi. Seuraavat todelliset lintutieteelliset edistysaskeleet tehtiin vasta renessanssin aikana noin 1 500 vuotta myöhemmin.