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1859年，德国泽尔纳发明光度计，经改进使用至今。
1861年，刊布了包含226颗亮星的第一个光度星表。
1862年，根据贝塞耳的预测，发现了天狼星的暗伴星。证明万有引力定律也适用于研究太阳系外的天体运动。
1863－1864年，由恒星和星云的光谱分析，研究它们的化学组成，进而证实天体在化学上的同一性。
1863年，编制第一个基本星表AGK。
1864年，用分光镜研究星云，揭示了它们的气体结构，并发现行星状星云所发出的两条特殊的绿色谱线。
1865年，用光谱分析法，发现一些亮星含有钠、铁、钙、镁铋等元素。
1866－1881年，从彗星光谱发现彗星含有碳氢化合物，并证实彗星不只是反射太阳光，本身也发光。又从流星的气体光谱与彗星相似，说明两种天体有联系。
1868年发现太阳的中层大气——色球层，并发现太阳上的氦元素，以后也在地球上发现氦。使用分光镜，第一次在不是日食时候观测到日珥。提出第一个恒星光谱的目视光谱分类法，把恒星分为白色星、黄色星、橙色星和红色、暗红色星四类。第一次测定恒星的视向速度。
1869年，刊布太阳光谱里一千条谱线的波长，并用新单位埃表示。
1870年，发现太阳的闪光光谱和日冕所发出的一条特殊的绿色谱线，曾以为是一种新元素，后到1941年才被证实是铁、镍、钙的禁线。
1871年，由太阳东西两边光谱线的位移，测定太阳的自转的速度。
1874年，发现到4等为止的亮星集中在与银道成17度交角的大园上。
1876年，提出小行星带空隙区和土星光环狭缝形成的动力学理论。
1877年提出火星表面上有“人工运河”的看法。发现火星的两个小卫星——火卫一和火卫二。发现硒和金属接触处在光照射下产生电动势的光生伏打效应，后美国人弗里兹于1883年用此制成光伏打电池。《声的理论》出版，基本上完成声音的数学理论。
1878年，根据太阳辐射的斥力作用，建立彗星形状理论，把彗尾分成三种。
1879年建立潮汐摩擦理论，由此提出月球起源的学说，认为地球因受太阳的起潮力作用，其中一部分物质被拉出而形成月球。
应用黑体的辐射与温度间的经验公式，求得太阳表面温度为摄氏六千度。
1879－1882年，使用偏振光度计，编制成4260颗恒星的实测星等的大光度星表。
1880年，提出变星分类法。
1881年，应用电阻测热辐射计精确测定在地表热辐射的太阳常数值，开始了太阳辐射的研究。
1881年，第一次摄到彗星的照片。
1882年，观测证实水星近日点的长期进动有超差，并精确测算出其数据。
1885－1886年，建立恒星的光谱分类法。
1887年，开始编制照相天图星表。
1887年，根据恒星光谱不同，提出恒星演化的理论，用以说明恒星是变的。
1888年刊布“新总星表”。
发现大陵五变星的视向速度呈周期变化，从而证实了它是颗食变星。由照相观测发现仙女座大星云旋涡结构。