在天文台里，人们是通过天文望远镜来观察太空，天文望远镜往往做得非常庞大，不能随便移动。而天文望远镜观测的目标，又分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶，就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。
天文台的屋顶造成圆球形，并且在圆顶和墙壁的接合部装置了由计算机控制的机械旋转系统，使观测研究十分方便。这样，用天文望远镜进行观测时，只要转动圆形屋顶，把天窗转到要观测的方向，望远镜也随之转到同一方向，再上下调整天文望远镜的镜头，就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。太空站（或带闪光，有可能接近或视觉上经过天体表面）严格来说虽不是天文现象，但由于其出现和闪光的视位置和时刻可根据其轨道计算出，也是天文爱好者观测的对象之一。在不用时，只要把圆顶上的天窗关起来，就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。
研究对象
随着天文学的发展，人类的探测范围由目测的太阳、月球、天空中的星星到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为：
行星层次包括行星系中的行星、围绕行星旋转大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。恒星系统。
恒星层次现时人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。
“冰立方”中微子探测器包括80串探测器模块，预计2012年1月完全建成。一旦这台探测器完全投入运行，它可能在未来10年内记录下百万次以上的 深空高能中微子事件。这将给我们提供一个巨大的 数据库，用于分析一些剧烈的 太空事件，我们对宇宙起源和演化的 认识也将迈上一个新台阶。我们常常通过天文观测来了解宇宙的 奥秘。太空中的 天体会辐射出多种波长的 电磁波。二十世纪10年代～20年代，徐家汇、佘山、菉葭浜并立为上海三大天文台，其中徐家汇天文台担负着总台的职责，其业务和国际影响力在上世纪30年代也达到了顶点。这些电磁波携带着各种不同的 信息，向我们揭示宇宙的 奥秘。除了电磁波外，天体还会发射一些实物粒子。