Reloj solar en Machu Picchu.
La arqueoastronomía es el estudio de yacimientos arqueológicos relacionados con el estudio de la astronomía por culturas antiguas. También estudia el grado de conocimientos astronómicos poseído y los instrumentos utilizados por los diferentes pueblos antiguos. Uno de los aspectos de esta disciplina es el estudio del registro histórico de conocimientos astronómicos anterior al desarrollo de la moderna astronomía.
Un ejemplo de este tipo de estudios se encuentran en el extenso registro producido por la antigua astronomía chinaen busca de referencias a «estrellas invitadas», objetos o estrellas observados por los antiguos astrónomos chinos y registrados como objetos pasajeros. Algunos de ellos eran cometas mientras que otros constituyen supernovascercanas cuya aparición en tiempos históricos permite estudiar en detalle la evolución temporal de estos fenómenos.
Otro tipo de estudios de carácter más cultural estudia los alineamientos de construcciones y monumentos antiguos de acuerdo con las posiciones del Sol y la Luna. Existen numerosas afirmaciones sobre la naturaleza del monumento megalítico de Stonehenge como representante de un «antiguo observatorio». Éste y muchos otros monumentos antiguos poseen alineamientos que parecen significativos en los puntos del solsticio y equinoccio.
En los años sesenta, Alexander Thom realizó un exhaustivo catálogo de monumentos megalíticos en Gran Bretaña. Como resultado de sus investigaciones sugirió que dichos monumentos constituían una indicación para la elaboración de un antiguo calendario.
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