業餘天文學
除了光學設備之外，業餘天文學家使用許多不同種類的工具，好比星圖和特殊的電腦軟體。坊間有各種不同類型的天文學軟體，從能模擬天空狀況的星相儀軟體程式到能使用各種不同方法計算天文現象的各種軟體。
太陽和太陽圈探測器
普朗克太陽能係統研究所為SUMER，LASCO和CELIAS儀器做出了貢獻。史密森尼天體物理天文台製造了UVCS儀器。洛克希德馬丁太陽能與天體物理實驗室（LMSAL）與斯坦福大學的太陽能小組合作製造了MDI儀器。天體空間研究所是GOLF和EIT的主要研究人員，對SUMER做出了重要貢獻。 SOHO網站上提供了所有工具的完整列表以及指向其機構的鏈接。
遠紅外線天文學
許多遠紅外線天文學的觀測由人造衛星來進行，像是史匹哲太空望遠鏡、紅外線天文衛星、紅外線太空天文台、ASTRO-F和赫歇爾太空天文台，還有同溫層紅外線天文台望遠鏡。
天文學大成
《天文學大成》繼承了依巴古以簡單的偏心均輪構成的太陽模型。對於月球，托勒密採用了在均輪上的本輪，然後添加了被天文學史家稱為"曲柄機構"的裝置：他加入了第三個稱為偏心均速圓的裝置，成功創建了其他行星的模型，而喜帕恰斯曾經失敗過。
公众科学
整體而言，業餘天文學家觀察各種天體和現象，有時也建造自己的設備。業餘天文學家的目標通常包括月球、行星、恆星、彗星、流星雨和各種各樣的深空天體，像是星團、星系、和星雲。彗星和恆星的觀測還用於衡量當地的人造輝光。業餘天文學的一個分支，業餘天文攝影，涉及到夜空的拍照。許多愛好這專注於特定的天體、天體的類型、或事件的類型，進行他們感興趣的觀測。
考古天文学
考古天文学是天文学史领域中新近发展起来的一个分支，它使用考古学的手段和天文学的方法来研究古代人类文明的各种遗址和遗物，从中探索有关古代天文学方面的内容及其发展状况。
天文學
自遠古起，人類便利用肉眼作可見光天文觀測。最早的觀測都是以圖畫記錄下來。19世紀末，人們開始對天象進行攝影。現代天文攝影技術一般使用數碼探測器，特別是感光耦合元件（CCD）。雖然可見光的波長範圍大約在4000Å至7000Å（即400nm至700nm）之間，但可見光攝影設備也可以用來觀測一部分的近紫外線和近紅外線。
紫外線天文學
目前主要的紫外線太空望遠鏡是哈伯太空望遠鏡和遠紫外分光探測器。探空火箭與太空梭也可進行紫外線觀測。
哈勃空间望远镜
設計用來改正球面像差的儀器稱為“太空望遠鏡光軸補償校正光學”（COSTAR），基本上包含兩個在光路上的鏡子，其中一個將球面像差校正過來，光線被聚焦給暗天體照相機、暗天體光譜儀和高達德高解析攝譜儀。為了提供COSTAR在望遠鏡內所需要的位置，必須移除其中一件儀器，天文學家的選擇是犧牲高速光度計。
中央研究院天文及天文物理研究所
中央研究院天文及天文物理研究所之研究領域包括 行星科學、恆星形成、星際與拱星介質、高能天文物理、河外天文學、理論及觀測宇宙學、天文儀器安裝與測試等。並有儀器建造計畫如李遠哲陣列望遠鏡（YTLA，原英簡稱AMiBA，原中文名：宇宙微波背景輻射陣列望遠鏡）、掩星計畫、次毫米波陣列望遠鏡、阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）」、Subaru 望遠鏡的主焦點光譜儀(PFS)合作開發、「格陵蘭望遠鏡（GLT）」，和其他研究主題。
業餘天文學
有許多的方法可以進入業餘天文學和研究夜晚的天空。一個選擇是參加當地的天文社團，通常他們都很樂意協助新加入者)參與各項活動。有些人比較喜歡單純的自修，這樣的情況也可以在當地的圖書館借閱到許多天文學的書籍  通常一開始觀測的目標都是月球和行星，另外就是新加入者必須開始認識並比一般人更熟悉天空中的星座。當使用到星圖，以及未來要解釋與指示地標星時，星座是在夜晚的天空中辨認與指出正確位置的好工具。在使用雙筒鏡和望遠鏡時，業餘天文學家會很頻繁的提到星座，以指出目標的位置或進行討論。
天体测量学
除了提供天文學家基本的參考座標系作為她們在天文觀測報告之用外，天文測量學也是天體力學、恆星動力學和星系天文學等學門的基礎。在觀測天文學中，天文測量的技術協助鑑別出各種天體獨特的運動。他的設備也用於守時（keeping time），因為協調世界時（UTC）是在確切觀測地球自轉的基礎上，以閏秒的調整與原子時間取得協調與一致。天文測量學也與極端複雜的宇宙距離尺度有所關聯，因為他用於建立視差以估計銀河系內恆星的距離。
阿尔法磁谱仪
阿尔法磁谱仪是一个大型的粒子物理实验。它是在三十年来从数十个气球、飞船和地面探测实验得出来的宇宙线知识的基础上建立的。理论物理学家预测并在对撞机中寻找的几种粒子有可能在宇宙线中存在。实验则有可能探测到它们，并得到粒子和它们远方的天体来源的宝贵信息。
天文与天体物理学报
天文与天体物理学报（英文：）是一家欧洲的纸质学术期刊，领域为理论、观测以及仪器方面的天文学和天体物理学研究。
克劳狄乌斯·托勒密
巨著《天文学大成》十三卷是当时天文学的百科全书，直到开普勒的时代，都是天文学家的必读书籍。《地理学指南》八卷，是他所绘的世界地图的说明书，其中也讨论到天文学原则。他还著有《光学》五卷，其中第一卷讲述眼与光的关系，第二卷说明可见条件、双眼效应，第三卷讲平面镜与曲面镜的反射及太阳中午与早晚的视径大小问题，第五卷试图找出折射定律，并描述了他的实验，讨论了大气折射现象。此外，尚有年代学和占星学方面的著作等。有幾個字符或項目命名為托勒密，其中包括：
国际伽玛射线天体物理实验室
国际伽玛射线天体物理实验室的卫星平台采用了与XMM-牛顿卫星相同的构造，这样做的好处是节省了成本。卫星上携带的主要科学仪器有：
天体测量学
古代的天体测量手段比较落后，只能凭肉眼观测，对于天体测量的范围有限。随着时代的发展，发现了红外线、紫外线、X射线和γ射线等波段，天体测量范围从可见光观测发展到肉眼不可见的领域，可以观测到数量更多的、亮度更暗的恒星、星系、射电源和红外源。随着各种精密测量仪器的出现，测量的精度也逐渐提高。在科幻小說星際爭霸戰中，天體測量儀曾在許多的場景中以各種不同的型態出現。
艾姆斯研究中心
艾姆斯成立之初主要专门从事螺旋桨飞机空气动力学的风洞研究，迄至今日，其研究范围已涵盖航天和信息技术领域。艾姆斯在美国宇航局的许多任务中都扮演着重要角色，在天体生物学、小型卫星、月球探测机器人、寻找宜居行星、开发超级计算机、智能/自适应系统、先进热防护以及航空天文学等方面发挥着主导作用。艾姆斯还为更安全、更高效的航空管理开发系统工具。该中心现任主管为“彼得·沃登”（Pete Worden）。
天文學
英國天文學家約翰·佛蘭斯蒂德彙編的星表收錄了超過3千顆恆星。隨著望遠鏡大小和質量的提高，天文學家陸續發現更多的星體和天文現象。法國天文學家尼可拉·路易·拉卡伊的星表收錄了將近1萬顆南天恆星。威廉·赫歇爾彙編了星雲、星團星表，並於1781年發現第七顆行星天王星。這是自遠古時期以來第一顆被發現的新行星。1838年，弗里德里希·威廉·貝塞爾利用視差原理測量天津增廿九的距離，是為首次成功測得恆星的距離。
中古伊斯蘭天文學
我们对穆斯林天文学家所用观测仪器的了解主要来自两个方面。第一是现存私有和博物馆收藏的仪器，第二是中世纪的各种文献。
天文学计算研究所
天文学计算研究所是德国天文学家哥特弗里德·基尔希（Gottfried Kirch）于1700年创建于柏林。二战后的1945年，研究所被美军搬迁到美军在海德堡的总部附近，搬迁工作于研究所300周年庆典2000年5月完毕。自2005年1月1日起，研究所正式并入海德堡天文中心，天文中心的另外两个组成部分是理论天体物理研究所（ITA）和州立天文台（LSW）。历史上，研究所一直为德国的授时机构。直到今天，还仍然承担着整理天文学文献、出版星表和确定天文参照系FK4、FK5的恒星天文测量学的任务。
科学大纲
高能天文學是研究天體所釋放的高能量電磁波的一個天文學分支。高能天文學包含伽馬射線天文學、X射线天文学和極紫外線天文學；並且也研究微中子和宇宙射線。而這些物理現象的研究也常被稱為高能天文物理學。 中微子天文學利用屏蔽效果極佳的地下中微子探測器測量中微子的流量。這類設施包括（SAGE）、GALLEX、超級神岡探測器等。絕大數穿過地球的中微子都來自太陽，但也曾經有探測到24顆來自SN 1987A超新星爆發的中微子。宇宙射線由極高能量粒子（原子核）組成，在進入地球大氣層時會衰變或被吸收，過程中會產生一系列的衍生粒子。現今的天文台可通過探測此類粒子來研究宇宙射線。未來的中微子探測器能力將會提高，有望探測到宇宙射線衝擊大氣時所發出的粒子。
观测天文学
觀測天文學（）是天文學的一個分支，常用於取得數據以與天文物理學的理論比對，或以測量所得的物理量解釋模型的涵義。在實務上，通過望遠鏡或其他天文儀器的使用來觀測目標。
天文學
天文學乃至所有科學中最古老的一個領域，是對各天體位置的測量。在歷史上，準確測量日、月、行星、恆星的位置，有天文航海和制訂曆法等作用。
宇宙背景探測者
在1974年，美國國家航空暨太空總署（NASA）公告了一個讓天文學家參與的中小型探險家計畫。由外界獲得了121個提案，其中有三個是研究宇宙微波背景輻射的。雖然這些案子未能被紅外線天文衛星（IRAS）所接受，但這三個提案已經很清楚的傳達給美國國家航空暨太空總署一個訊息。在1976年，美國國家航空暨太空總署集合1974年這三個提案團隊，重新提出一枚聯合概念的衛星計畫。一年後，這個新團隊提出可以由太空梭或戴爾他火箭發射的繞極衛星，並稱之為宇宙背景探測者。他將攜帶下列的儀器升空：美國國家航空暨太空總署在排除了發射和數據分析的費用後，在經費不超過三千萬的條件下接受了這個提案。但由於探險家計畫下的紅外線天文衛星經費超支，使得戈達德太空飛行中心遲至1981年才開始宇宙背景探測者建造的工作。為了節省經費，宇宙背景探測者使用與紅外線天文衛星相似的紅外線探測器和液態氦杜瓦瓶。
巡天調查
巡天調查是針對天空中或其中一個區域，以某種欠缺資料的特定天體為目標進行的搜尋工作。或者，巡天調查可能會由一組共享或共用常見類型或特徵的許多圖像或光譜組成的物件。雖然可以經由始用多個探測器，為不同的頻寬和敏感的波段作多種波長的調查，但由於儀器的限制，巡天往往限於某些特定的電磁波頻譜或波段。巡天調查的一部分成果往往是產生一份天體目錄。
球面天文学
球面天文學的主要元素是座標系統和時間。天體在天球上的位置最常使用赤道座標系統，是以地球赤道在天球上的投影為基礎建立的。天體在這個系統內的位置以赤經（α）和赤緯（δ）來標示。相對於地點和時間的位置則可以使用地平座標系統以高度和方位來表示。
尼古拉·哥白尼
哥白尼在克拉科夫的学习经历帮他奠定了数学天文学方面的坚实基础，校方教授的课程包括数学、几何学、几何光学、宇宙结构学、天文学的理论和计算等，使他掌握了亚里士多德有关哲学和自然科学的著作《形而上学》（"De coelo, Metaphysics"），这些都激发了他的学习兴趣，并实现对人文文化的精深把握。在克拉科夫求学的过程中，哥白尼通过参加大学讲座以及独立阅读著作来拓展自己的知识，诸如古希腊数学家欧几里德和阿拉伯天文学家的著作，，德国数学家、天文学家雷格蒙塔努斯（约翰·缪勒）的《方位册》（"Tabulae directionum"），等等。在这期间的阅读资料，其中还标注有他最早的科学笔记，现在部分保存在瑞典乌普萨拉大学。在克拉科夫，哥白尼开始搜集大量的天文学方面的藏书，后在17世纪50年代的大洪水时代，被瑞典当作战利品运往本国，现在瑞典乌普萨拉大学图书馆收藏。
X射线天文学
宇宙中辐射X射线的天体包括X射线双星、脉冲星、伽玛射线暴、超新星遗迹、活动星系核、太阳活动区，以及星系团周围的高温气体等等。由于地球大气层对于X射线是不透明的，只能在高空或者大气层以外观测天体的X射线辐射，因此空间天文卫星是X射线天文学的主要工具。
阿尔法磁谱仪
阿尔法磁谱仪（'，又譯反物質太空磁譜儀，簡稱'）是一个安装于国际空间站上的粒子物理试验设备，最初由麻省理工大学的物理学家，諾貝爾物理學獎得主丁肇中於1995年提议开始，並主持其相關的國際合作計畫。這計畫是一个国际合作项目，动员了二百多人，来自31所大学院校和15个国家。目的在于探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。阿尔法磁谱仪将依靠一个巨大的磁铁及六个超高精确度的探测器来完成它搜索的使命。
天文學
1990年代，天文學家開始利用多普勒光譜學觀察太陽系周邊恆星的擺動。這種方法可以用來發現一些較大的系外行星（詳見系外行星偵測法）。
天體製圖學
歷年來，天文學家製作行星位置表、星表和星圖供業餘愛好者和專業天文學家使用。最近，電腦化的星圖已經編制完成，而且望遠鏡的自動定位已經使用了恒星和其它天體的資料庫。
行星科学十年调查
1988年出版的《21世纪的空间科学—1995年至2015年十年要务》建议将重点放在“类似伽利略号任务一样去研究土星、天王星和海王星”，包括与土星光环交会任务和对土卫六的研究。它还建议使用一艘“月球地球科学轨道器”对月球进行研究，这是一个由月球探测车和从月球表面取样返回组成的网络。报告建议水星轨道器不仅要研究水星，还要部分提供对太阳的研究。从火星探路者号任务开始，计划于1995年开展一项“广泛研究火星计划”，随后于1998年实施一项将样本送回地球研究的计划。对彗星或小行星等原始天体的研究被推荐为阿波罗型和阿莫尔型小行星飞行任务。
系外衛星
雖然天文學家尚未發現任何系外衛星，但是理論上許多系外行星都應該擁有衛星。儘管行星獵人利用都普勒光譜法來發現許多系外行星，但是無法利用這種技術來系外衛星。這是因為行星與衛星造成的恆星光譜的轉移，將會以一個點在軌道上的移動，所以無法分辨出行星與衛星。因此天文學家將會用下列幾種方式來偵測系外衛星：倫敦大學學院的天文學家大衛·基平在2009年發表了一篇文章，概述天文學家如何觀測衛星穿越行星時產生的變化。在後續的研究中，大衛·基平與其他天文學家認為開普勒太空望遠鏡可以偵測到位於適居帶的系外衛星。
中国木星系探测任务
"甘德"任务的潜在科学仪器已在2020年5月举行的歐洲地球科學聯合會2020年大会上进行了讨论。探測器携带的科学仪器预计为四个，旨在研究有关木星系的形成及其当前的“运作”（实际选择的科学仪器取决于实际採用的任务方案。）四种科学载荷分别为：等离子体及尘埃分析仪、多波长光谱仪，、地质学/冰川学/地球化学分析仪以及无线电/光学链路和无线电科学仪。
威廉·希卡德
威廉·希卡德还是是一位科学家，1631年被任命为蒂宾根大学天文学教授。他的研究范围非常广泛，包括天文学、数学和测量学。他发明了许多机器，例如一台用于计算天文日期的机器和一台希伯来语法机器。他在绘制地图方面取得了长足的进步，大大提高了地图的精确度。
观测宇宙学
观测宇宙学是宇宙学的分支之一，研究者使用观测方法研究宇宙的起源和演化。觀測主要藉由望远镜、宇宙射线探测器、引力波探测器等探測儀器進行。
天文學大成
天文學大成（拉丁語：Almagestum），又譯《至大論》，古希臘托勒密在約公元140年编纂的一部数学、天文学专著，提出了恒星和行星的复杂运动路径。直到中世纪和文艺复兴早期，该书提出的地心说模型被伊斯兰和欧洲社会接受长达一千多年。天文学大成是古希腊天文学最重要的信息来源。该书对数学学者也很有价值，因为它记载了古希腊数学家喜帕恰斯已经遗失的著作。喜帕恰斯论述了三角法，但是该著作已经丢失，数学家大体上使用托勒密的书籍来当做喜帕恰斯著作和古希腊三角法的资料。
行星
由於用天文儀器搜尋太陽系外行星的難度極大，天文學家一般採用間接的方法。下面介紹幾種主要的方法： 天體測量法是搜尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那个位置如何随着時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星，则行星的重力将造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來，恆星和行星圍繞著它們共同的质心旋轉。由於恆星的質量比行星大得多，它的運行軌道比行星小得多。
科学大纲
恆星天文學是研究對恆星和恆星演化的，瞭解宇宙的基礎，恆星的天文物理學通過對恆星的觀察、研究、測量和理論上的瞭解；還有經由電腦對內部的模擬。
天文學
行星科學的研究對象，除了有太陽系內的行星、衛星、矮行星、彗星、小行星等等，還包括太陽系外行星。科學家最先通過望遠鏡觀察太陽系內的天體，再通過航天器，如今已對太陽系自身的形成和演化有了較好的認識。
阿波罗9号
机组人员参加的训练项目包括水下和减重力飞机失重模拟，在此期间还需练习任务中不可或缺的舱外活动。三人前往马萨诸塞州剑桥，在麻省理工学院的阿波罗导航计算机上练习，并在莫尔黑德天文台和格里斐斯天文台研究天空，特别是阿波罗导航计算机用到的37颗恒星。每人在休斯顿和肯尼迪航天中心的指令舱及登月舱模拟器上训练的总时长都超过300小时，有时还曾现场参与航天任务控制。此外，三人都曾在其他地点的模拟器上训练。
天文学和天体物理学十年调查
天文学和天体物理学十年调查(Astronomy and Astrophysics Decadal Survey)是美国国家科学院国家研究委员会大约每十年一次就天文学和天体物理学研究文献发表的回顾。该报告调查了该领域的现状，确定了研究重点，并对未来十年提出了建议。报告代表了研究界向政府机构提出的有关如何在天文学和天体物理学领域优先考虑科学资助的建议。编撰委员会通过专题小组和小组委员会、专业学术研讨会和以白皮书形式的直接社区投入来了解各分支学科的现状。最近的一份报告《天文2010》于2010年发布。
天体测量学
古时候人们为了辨别方向、确定时间，创造出日晷和圭表来。古代天文学家为了测定星星的方位和运动，又设计制造了许多天体测量的仪器。通过对星空的观察，将星空划分成许多不同的星座，并编制了星表。通过对天体的测量和研究形成了早期的天文学。直到十六世纪中叶，哥白尼提出了日心体系学说，從只是单纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，发展成寻求造成这种运动力学机制的天体力学。天文測量是量度恆星和行星運動的科學。在1990年代，天文測量被用於檢測軌道繞著個別地外太陽系的氣體巨星。經由觀察恆星擺動和計算造成這種擺動所需的的重力，然後可以推算造成這種影響的行星的質量。
施密特攝星儀
施密特攝星儀典型的使用是在需要附蓋大片天空的研究計畫，做為巡天探測的儀器。這些包括天文學勘查、彗星和小行星的搜尋、新星的偵查。
交互作用星系
研究交互作用星系的天文学分支叫做星系天文學。它利用许多不同的天文学方法。
天文學辭彙
天文學辭彙是天文學上的一些術語。這項科學研究與關注的是在地球大氣層之外的天體和現象。天文學的領域有豐富的辭彙和大量的專業術語。
天文学和天体物理学十年调查
其他优先事项包括用于测量引力波的激光干涉空间天线(LISA)和研究黑洞和宇宙大尺度结构演化的国际X射线天文台。报告还建议，为具有运行快速、科学回报高的中小型任务增设探索者计划，并在国家科学基金会内设立一个中型创新计划，为400万至1.35亿美元的项目提供资金。
X射线天文卫星
X射线天文卫星是观测天体的X射线辐射为主要目的的人造卫星，是X射线天文学的主要研究设备。
空间物理学
空间物理学的有利观测手段之一是可以实地考察被观测对象的探测器，比如搭载了探测器的空间飞行器，针对高层大气的探空火箭等等。除了丰富人类对于宇宙空间的等离子体物理性质和物理现象的了解，空间物理学也被应用于空间天气学等领域，并且和人们的日常生活有着紧密联系。
天文學
與大多數現代科學領域不同的是，業餘天文學家至今仍在為天文學作出重大的貢獻。比如，他們通過掩星的方法提高小行星軌道的測量精度，發現新彗星，又對變星做定期觀測。隨著數碼科技的提升，業餘天文攝影也有了極大的進步。
天文學綱要
天文學是源於地球大氣層之外天體（如：恆星、行星、彗星、和星系）的科學和現象。天文學是最古老的科學之一，早期文明的天文學家有條不紊地在夜晚觀測天空，並且在早期就已經發現許多天體的組織結構。但是，直到望遠鏡發明之後，天文學才發展成為現代的科學。 下面的綱要提供天文學的專題指南的條目和概述。
X射线天文学
气体探测器是X射线天文学上广泛使用的观测设备。它在密闭容器中充有数个大气压的以惰性气体为主的混合气体，中间有一根或多根阳极丝，并在周围加高压电场。它可以用来计数单个X射线光子，并将计数率转换成流量。一般有一根阳极丝的这类探测器称为正比计数器，有多根阳极丝的称为多丝正比室。早期X射线天文卫星多装有这类探测器，用卫星本身的旋转来确定X射线源的方向。
星迹
天文学家可以通过星迹来判断望远镜天文台选址的质量。北极星的星迹观测可以用于检测大气视宁度及望远镜支架系统的振动。该方法由E.S. Skinner在1931年所著的"天空摄影手册"（"A Manual of Celestial Photography"）一书中首次提出。
物理学史
在实验观测方面，二十世纪天体物理学的重要进展在于扩展了观测的电磁波谱，观测手段的进步使观测天文学从原有的可见光观测扩展到基于无线电、微波、红外线、紫外线、X射线和伽玛射线的完整电磁波谱观测。1931年，贝尔实验室的卡尔·央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国天文学家格罗特·雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线，并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波，并且於1941年根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学的建立极大地开阔了人们观测宇宙的窗口，其著名成果就是二十世纪六十年代天文学的四大发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射和星际有机分子。其中贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊於1965年发现的宇宙微波背景辐射更是对大爆炸理论具有非常重要的意义。在传统的电磁波天文学之外，赫尔斯和泰勒於1974年发现的脉冲双星PSR1913+16则揭开了现代引力波天文学观测的序幕，他们对PSR1913+16长达三十年的观测结果表明这一对脉冲双星正如广义相对论所精确预言的那样在进行引力辐射。这项工作不仅是对广义相对论的直接验证，也是人们首次实现的对引力波的间接观测。除像黑洞这样不会产生任何经典电磁辐射的天体外，现代宇宙模型表明宇宙中还存在比例高达96%的不辐射任何电磁波的暗物质和暗能量，有希望对这些天体进行直接观测正是发展引力波天文学的重要意义之一。
觀測臺
觀測臺（observatory）是觀測天文現象或是地貌的一個場所。像天文學、气候学/气象学、地质学、海洋学及火山学都是會用到 觀測臺的學科。以前的觀測臺很簡單，例如會包括一個用來量測恒星距離的，也可以用六分儀量測和天文現象有一些對正關係的巨石阵。
天文學
儘管隨著天文學的驚人發展，人類已經對宇宙的認知有了翻天覆地的變化，但是在今天仍然有一些至關重要的天文學未解之謎。要解答這些謎題，有可能需要新的地面或太空觀測儀器，乃至理論和實驗物理上的新發展。
天文和天体物理学研究
《天文和天体物理学研究》（）创刊于1981年，是中国大陆基础科学类月刊，主要刊登天文学和天体物理学领域的原创性研究论文，编辑部位于北京市。此刊物由中国科学院国家天文台主办。本刊创刊时为中文期刊，2001年改为英文刊。
宇宙背景探測者
科學任務由早先提及的三台儀器執行：遠紅外線游離光譜儀（FIRAS）、漫射紅外線背景實驗（DIRBE）、微差微波輻射計（DMR）。這三台儀器在有識別能力的頻率上互相重疊，能在測量我們的星系、太陽系、和宇宙微波背景輻射上提供一致性的校驗。
天體物理數據系統
ADS是一個強有力的研究工具，自它1992年運行以來，已經對天文學研究起了重大影響。天文學搜尋以前需要幾天或幾周，但現在通過ADS搜尋器只需要幾秒可滿足天文學研究的要求。研究發現，ADS每年對天文學研究的貢獻等價于幾百萬美元，這個系統有三倍于天文學期刊的用戶。
天体物理学
太空探索大大地擴展了天文學的疆界。太空中的觀測可讓觀測結果避免受到地球大氣層的干擾，科學家常透過使用人造衛星在地球大氣層外進行紅外線、紫外線、伽瑪射線和X射線天文學等電磁波波段的觀測實驗，以獲得更佳的觀測結果。
時域天文學
使用的工具是機器人望遠鏡、自動分類瞬變事件、迅速通知感興趣的人和機構。閃爍比對兩張影像可以讓人快速篩檢出不同之處，影像相減之前需要歸一化處理。挑戰包括大量資料的處理、儲存和傳輸、數據挖掘技術、分類、以及異構資料。
中古伊斯蘭天文學
这个观测仪器用于观测太阳及其他恒星升起的时间。安达卢西亚的al-Zarqall制作了一个仪器，可以在任何地方使用，不再受纬度的影响。这个仪器在欧洲被称作Saphea。
金星实地探测器
搭载的科考设备包括摄相机、光谱仪、中性质谱仪、气象探测包和其他测定矿物和表面结构的仪器，它可能采用一种新的大气层进入机制，一种机械式操纵的气动减速器，被称为“自适应可展开进入和定位技术” 维塞任务概念在2003年被确定为美国宇航局第二次“新疆界计划”任务中四个备选方案之一  ，但该提案未进入最终的遴选阶段。
观测天文学
在17世紀發明望遠鏡前，早期的觀測天文學只能依賴肉眼以及各種用於測量時間和方向的儀器。第谷有系統的觀測行星，他所蒐集的資料讓克卜勒得以建立行星運動的法則。
天球仪
天球仪是将星空表示在一个球上的一种天文仪器。在天球仪上恒星和星座的位置可以不变形地显示出来，但是观看一个天球仪的人是从仪器的外面来看它上面显示的星座的，因此它实际上是天球的一个镜像反射。
X射线天文学
目前，X射线天文学的主要研究课题包括X射线双星、X射线脉冲星、超新星遗迹、致密星、伽玛射线暴的X射线余辉、太阳的高能过程、黑洞、活动星系核、星系团中的气体与暗物质、宇宙X射线背景辐射等等。20世纪40年代以来，X射线天文学已经从简单的X射线源观测转向X射线光谱学的精细研究。高分辨率的X射线光谱首先由爱因斯坦卫星上的光谱仪获得，如今，钱德拉X射线望远镜和XMM-牛顿卫星使得天文学家们能够证认出特征谱线。而空间X射线卫星已经获得了不亚于地面大型光学望远镜的空间分辨本领，同时，数据处理水平也在快速提高，这些都令X射线天文学已经成为天文学中观测资料最丰富、研究最活跃的领域之一。
天文學
天文學是最古老的自然科學之一。歷史記載中的早期文明對夜空進行了系統的觀測。其中包括巴比倫天文學、希臘天文學、、、中國天文學、瑪雅文明和許多古代美洲原住民的天文學。在過去，天文學包括多種學科，如天體量測、天文航海、觀測天文學和製作曆法。如今，專業天文學通常被與天體物理學畫上等號。
红外天文学
紅外線天文望遠鏡，像是史匹哲太空望遠鏡、紅外線天文衛星(IRAS)、 紅外線太空天文台(ISO)、和2009年5月布署的赫歇爾太空天文臺幾乎可以觀測到所有的紅外線光譜。但是，大部分的紅外線天文學仍然依賴在地面上的望遠鏡，通過狹窄的"窗口"，對地球大氣層是透明的波長，觀測到有限的紅外線光譜。主要的紅外線窗口列於下表：
星曆表
現在更有用於電腦上，可動態演示位置的天文軟件出現，能列出天上幾乎任何天體，行星和其衛星的動態位置，如果有需要還可列出彗星或小行星，通常只需幾個點擊就可列出，十分方便；星曆表為太空船的太空探測、以及地面望遠鏡對恆星和星系的觀測與定位提供重要資訊。
天体物理学
光學天文學通常使用加裝電荷耦合元件和光譜儀的望遠鏡來做觀測。由於大氣層的擾動會干涉觀測數據的品質，故於地球上的觀測儀器通常必須配備調適光學系統，或改由大氣層外的太空望遠鏡來觀測，才能得到最優良的影像。在這頻域裏，恆星的可見度非常高。藉著觀測化學頻譜，可以分析恆星、星系和星雲的化學成份。
天文学和天体物理学十年调查
2001年，第五份报告《新千年的天文学和天体物理学》发表，委员会由克里斯托弗·麦基和约瑟夫·泰勒共同主持。它将下一代太空望远镜的建造和发射列为最高优先事项，现称为詹姆斯·韦伯空间望远镜，计划于2021年发射(截至2020年)。报告重申了1991年关于完成毫米波阵列的建议，该阵列现为阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列国际合作的一部分。它还审查了一项强大的天文学研究项目对国家的益处，并对几项大型项目的出资比例表示关切。
天文學
理論天文學家的研究手段包括數學模型及用電腦做數值模擬，即天體物理學。數學模型一般能揭示天文現象背後更深層次的原理，數值模擬則可以演示現實中難以觀察的現象。
星空漫步
星空漫步是Vito Technology为iOS、Android和Amazon从2001年起开发的手机软件。 星空漫步主要是帮助业余天文爱好者、学生和专家定位了夜空中200,000余恒星、行星、星座和卫星。自发行以来，星空漫步已经被下载超过5百万次。
宇宙背景探測者
關於宇宙背景探測者最後的兩個重要關鍵是杜瓦瓶和太陽-地球盾。杜瓦瓶是容積650公升的致冷器，以超流體的氦來維持遠紅外線游離光譜儀（FIRAS）和漫射紅外線背景實驗（DIRBE）在任務進行期間所需要的低溫狀態。他與使用在紅外線天文衛星（IRAS）中的設計是一樣的，能在靠近通訊陣列的地方沿著自轉軸釋放出氦氣。圓錐形的太陽-地球盾保護了儀器免於直接受到太陽和地球輻射的干擾，但也干擾了宇宙背景探測者的傳送天線和地球之間的無線電訊號。多層的絕緣毯子為杜瓦瓶隔離了外來的熱量。
球面天文学
球面天文學也稱為位置天文學，是天文學的一個分支，用於確定在任何一個日期和時間由地球上的任意地點所看見的物體在天球上的位置。這是天文學最古老的分支之一，依靠數學的球面幾何學和測量的天體測量學為工具，可以回溯至上古。觀測天體並且持續紀錄，對宗教、守時和航海都是很重要的工作。在天文學上，精確的測量天體位置的科學稱為天體測量學。
活动星图
星座盤（）又稱活動星圖，是由兩個有著共同軸心，可調整的盤面組成，類似星圖的觀星工具。它可以調整顯示出任何日期和時間可以看見的星星，是協助如何辨認出恆星和星座的儀器。在希臘時代就有的儀器等高儀「星盤」（Astrolabe），是現代星座盤的始祖。部份觀星者用來計劃一晚觀測的程序。不同地理緯度的觀測者使用的旋轉星圖也不同，例如香港使用的是北緯20度至25度的旋轉星圖，而南、北緯所用的也不同。旋轉星圖相對較便宜，且可顯示出不少的星座，又方便攜帶，所以適合入門觀星者使用。
高分辨率天文中心
该干涉仪有助于促进许多天文学分支领域的研究，特别适合于恒星天文学的研究，例如测量恒星的直径、距离，拍摄恒星表面活动的图像等，并且有望直接拍摄太阳系外行星。
天问一号
环绕器和巡视器带有总共13个科学仪器，其中7个由环绕器携带，6个由巡视器携带：
化学与矿物分析仪
化学与矿物分析仪（Chemistry and Mineralogy）英文缩写为“CheMin”，是一台安装在“好奇号”漫游车内部的仪器，目前它正在探索火星上盖尔撞击坑表面。美国宇航局艾姆斯研究中心的大卫·布莱克(David Blake)是该设备的首席研究员。
干涉測量術
天体测量学上的另一个问题是关于天体的位置和运动的测量。通过对恒星进行精确定位，可以将观测到的射电源位置和它们观测到的相应光学位置进行比对，从而直接测量它们的视差并建立宇宙距离尺度。此外这种测量还能帮助确定双星系统轨道的尺寸和形状。这类干涉仪包括位於亚利桑那州的海军原型光学干涉仪（），它由四个基本部分组成Y形，彼此之间的干涉臂长度为20米，对天体的定位可以达到毫角秒的量级；以及太阳系外行星天文干涉仪（），它通过监视恒星因围绕其运动的行星而引起的反映运动来研究太阳系外行星。
天平
物理实验中的托盘天平天平主要由左右两个托盘、指针、砝码和游码组成。使用时先进行调零操作，即使得当左右盘均不放置物体、游码为零时指针指向正中央。然后在左盘放上待测物体，在右盘按照从大到小的顺序用镊子放置砝码，再微调游码，使指针保持对准正中央。此时，待测物体的质量等于砝码示数之和加上游码的示数。
天文學
中世紀期間（直到13世紀），歐洲天文學停滯不前，但依然有許多重要的天文學家。（1292-1336）對天文學和做出了重大貢獻，包括發明了第一個天文鐘，能夠量測行星和其他天體之間角度的，以及可用於天文學計算，如月球、太陽和行星的經度，並可預測日食，被稱為"阿爾比安"(Albion)的行星定位儀。尼克爾·奧里斯姆（1320-1382）和讓·布里丹（1300-1361）首先討論了地球自轉的證據，此外，布里丹還發展了動力理論，該理論能够證明行星能够在沒有天使干預的情况下運動。（1423-1461）和約翰·繆勒（1436-1476）幫助了天文學的進步，有助於哥白尼在幾十年後發展日心模型。
天体物理学
由於互聯網的成熟，目前大部分實測天體物理學家都可以透過全球連線的虛擬天文台來獲取天文數據，並且在任意舒適的地點進行數據分析研究，目前的天文數據庫數量驚人，尚未進行分析的天文數據，估計可供研究達數百年。僅星系照片便達數千萬顆，95%以上均尚未分類，大部分都還沒有進行過初級的辨識分析，絕大多數的已知星體均尚未進行測距。現代由於觀測數據過於龐大，估計數百年內都無法分析完成，實測天體物理學家亦開始分工進行數據分析，分為專職進行觀測的研究者及專職進行數據分析的研究者，分工項目相當的細密，並且多數使用分散式運算或超級電腦來進行分析，目前通常一批觀測數據都要處理多年才能完成，往往某類天文重大發現都是在兩三年以前就已經取得觀測數據。
射电天文学
射电干涉仪的发明意义重大，它的使用，不仅可以使得射电天文观测所能达到的分辨率超过光学天文，也能通过建立射电望远镜阵列来增加观测灵敏度，突破了射电望远镜单镜的口径限制。射电干涉仪的发明者，英国剑桥大学的马丁·赖尔（Martin Ryle,1918-1984）和安东尼·休伊什（Antony Hewish,1924-- ）因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。这也是诺贝尔物理学奖第一次授予天文学研究。
業餘天文學
業餘天文學，是對觀察天體有興趣且樂在其中的人所從事的行為。也就是通常意義上的天文愛好者所從事的夜空或白天觀測目標或攝影活動，通常使用可移動式望遠鏡、雙筒望遠鏡和肉眼進行觀察。
天鵝座X-1
通過對X射線源的觀測，天文學家能研究涉及到幾百萬度熾熱氣體的天文現象。但由於X射線被地球的大氣層遮擋了，因此對X射線源的觀測不能在地表進行，而需要將儀器運送到有足夠X射線能穿透的高度。發現天鵝座X-1的儀器是從新墨西哥州白沙導彈靶場由火箭發射到彈道軌道。1964年時正進行一項觀測，目的是找出這些X射線源。兩個空蜂火箭（Aerobee）彈道火箭運載著蓋革計數器升空，測量天空中8.4°範圍内波長從1至15Å的X射線源。
海
如今，全球定位系统（GPS）使用廣義相對論來計算傳送訊息的時間點和地點，再加上三十幾顆衛星，船隻可以準確地在全世界航行，不出差錯。 現今進行的海洋學研究包括了海洋生物、保育、海洋生態、海洋化學、、海空邊界、天氣規律、海洋資源、再生能源、浪與洋流和新型深海探索工具或科技的設計與開發。研究人員以人造衛星為基礎的遙感技術 觀測表層海水，以研究船、固定式觀測站與自動水下探測器來研究及監測海洋的每一部份。
科学大纲
當工作的儀器獲得改善，就可以更詳細的研究遙遠天體，因此這個分支可以再細分為近銀河系外天文學和遠銀河系外天文學。前者研究對象包括近得可以詳細研究內部的星系、本星系群，超新星遗迹、星協；後者則研究遠得僅能觀測最明亮部份的星體。
科学大纲
1990年代，天文學家開始利用多普勒光譜學觀察太陽系周邊恆星的擺動。這種方法可以用來發現一些較大的系外行星（詳見系外行星偵測法）。 理論天文學家的研究手段包括數學模型及用電腦做數值模擬，兩者各有千秋。數學模型一般能揭示天文現象背後更深層次的原理，數值模擬則可以演示現實中難以觀察的現象。
天文學
科學家可結合電磁輻射、中微子和引力波等不同方法研究同一個天體，這種做法稱為。
時域天文學
時域天文學是研究天體如何隨著時間變化，而這可能是由於天體的運動，也可能是天體本身在改變：包括超新星、焰星、耀變體、和活躍星系核。以可見光研究時域天文學的有Hat-South、大型綜合巡天望遠鏡（LSST）、泛星計畫（PanSTARRS）、PSST、SkyMapper、WASP3和卡塔利娜即時瞬態調查（Catalina Real-time Transient Survey）；在電波天文學領域有LOFAR在觀察radio transients。電波研究時域天文學已經有很長的時間，包括脈衝星和閃爍現象。契倫科夫望遠鏡陣列（Cherenkov Telescope Array）、eROSITA、費米、HAWC、國際伽瑪射線天體物理實驗室（INTEGRAL）、MAXI、和雨燕衛星都在尋找X射線和γ射線的瞬變現象。伽瑪射線暴是眾所周知的高能電磁瞬變。
萊斯特大學
物理学院主楼可容纳多个研究小组——无线电和空间等离子物理（RSPP）、X射线和观测天文学（XROA）、凝聚物理学（CMP）和理论天体物理学（TA），并且也是超级计算、显微镜、伽马和X射线天文学、雷达探测和斯威夫特英国数据研究的中心（Swift UK Data Centre）。建立空间研究中心的目的是为了成立空间科学与仪器（SSI）小组，为仪器研究、地球观测科学（EOS）和生物成像单位提供实验室，洁净室和其他设施。该部门也负责位于奥德比马诺尔路（Manor Road, Oadby）的莱斯特大学天文台，天文台设有一台20英寸的望远镜，是英国最大、最先进的天文教学设施之一。 该学院还与位于莱斯特的国家航天中心有着密切的合作。
宇宙背景探測者
在宇宙背景探測者醞釀的漫長期間，天文學有兩項重大的發展。首先，在1981年，普林斯敦大學的大衛威爾金森和佛羅倫斯大學的Francesco Melchiorri分別領導的兩個團隊，同時宣布他們以氣球攜帶的儀器測出了宇宙背景輻射的四極性，然而，許多其他的實驗試圖複製它們的結果，但都無法獲得相同的結果。這一發現必須由宇宙背景探測者的遠紅外線游離光譜儀測量宇宙微波背景輻射的黑體分布。
星空饗宴
觀測的目標沒有限制，依各人喜好與器材條件決定；各式各樣觀測器材，或結合相機或CCD拍攝行星與深空天體都極之普遍。在大規模活動中，多會輔以請來之天文學家或著名學者配以投影片或幻燈片的演講、相互訪談、交流技術、展示自製望遠鏡或介紹展板、設定條件之觀測比賽，有些還包括小型展覽、摸彩抽獎、表演等娛樂活動與及各種天文設備販售的商業活動（當然是不會影響觀星環境與條件為前提），還會進行針對各種天文專題的聚會和天文愛好者的各種團體的小組活動。
行星科学十年调查
行星科学十年调查(Planetary Science Decadal Survey)是美国国家研究委员会为美国宇航局和国家科学基金会等其他美国政府机构编撰的出版物。该文件确定了行星科学面临的关键问题，并阐述了未来十年太空和地面探索的建议。对在适当情况下，通过收集数据以回答这些重大问题的任务进行了描述并确定了优先次序。类似的十年期调查涵盖了天文学和天体物理学、地球科学和太阳物理学。
空间大地测量学
空间大地测量学（）是指通过观测外层空间中的自然或人造天体发出的信号，以解决大地测量学中的理论、技术与方法问题的学科，是现代大地测量学的基本分支之一。其采用的技术手段主要包括卫星多普勒定位技术（DORIS）、全球定位系统（GPS）及其他卫星导航系统（GNSS/RNSS）、甚长基线干涉测量（VLBI）、（SLR）和激光测月（LLR）、卫星测高及其他卫星重力测量技术，具体的研究内容则包括测定空间中点的位置、建立与维持各类坐标参考框架及其对应的坐标参考系统，以及确定地球的外部重力场等。
業餘天文學
使用更高級的設備，業餘天文學家也能測量來自天體的較明亮的光譜，如果仔細測量和的小心處理，也能提供高品質的科學資料。而這些成果也就是吸引其他愛好者們繼續做出貢獻的重要途徑與原因。
多信使天文学
多信使天文学是基于针对各种不同的“信使”（messenger）信号的、相互协作的天文观测和解释的一种天文学。行星际探测器可以造访太阳系内的天体，但是如果超出了这个范围之外，那么信息就只能依赖“系外信使”了。四种系外信使包括：电磁辐射、引力波、中微子，以及宇宙射线。它们是由不同的天体物理过程产生的，因此揭示了有关产生这些现象的源头的不同的信息。
巡天調查
調查的範圍廣泛，天文學家他們的理想是尋找，包括彗星和小行星等移動的前景天體。天文學家可以比較已有的巡天影像和現在的影像中找到的目標；甚至可以使用影像象分析軟體自動執行此項任務。同樣的，可以比較同一天體在不同時間的影像來檢查瞬間的事件，例如變星。(最後兩項巡天是將哈伯太空望遠鏡、史匹哲太空望遠鏡、錢卓X射線天文台和XMM-牛頓衛星，以及大量地基天文台的觀測結合在一起。)
天文学史
早期的天文學致力於發展在天球上可見的明亮天體的運行規律，特別是太陽、月球、恆星和肉眼可見行星。早期天文學研究的一個例子是太陽在地平線上的出沒在恆星中位置的週年變化，這可以用來建立農業的儀式或日曆。在某些文化中，天文的資料被用於占星學中的預測。