天文观测最早的方法是：视差法。就是把手臂伸直，伸出姆指，指向远处的一个目标，然后分别使用左眼和右眼来观测。左右眼看到的姆指位置相对于远处的目标来说，却会发生变化。根据这些变化，我们就可以测出姆指到你眼睛的距离。这是xxx最土的天文测量的方法了即使这样，即使这样，科学家在19世纪利用视差法还是成功的测定出了地球和太阳之间的距离以及地球在银河系中的位置。
虽然早期科学不够发达，观测也不够xx，但是古人根据长期观测到的天文星象的周期变化，便可用于历法、航海、农业等方面。比如玛雅文明里根据对金星的周期制造了历法；我们中国的12生肖是根据木星的周期；我们现今使用的历法最早的版本是罗马历，也是根据地球绕太阳运转一周的时间进行规划的，才有了现在一年365天，一月有30或31天；古埃及根据天狼星出现的规律将一年分为365天，为商业提供历法。除了历法上，在航海上结合星象便可以辨别方向，最知名的是——维京海盗。而现在生活在太平洋的当地人还是喜欢原始的方法为航海提供方向。即便后来发明了指南针也只是作为星象航海的一种补充。
等天文观测到了天文望远镜时期，望远镜使人们开始了解到宇宙和太阳系。望远镜的发展过程中有一个里程碑的发明，那就是——胡克望远镜。胡克望远镜的非凡意义就是——有了大爆炸理论的提出。后来的干涉仪的发明，使人们观察的更具细节，就算恒星离的再远、再接近，干涉仪也能帮助科学家分辨清楚。望远镜按类别分的话可以分成：光学望远镜，射电望远镜，太空望远镜。他们各有特点。光学望远镜要避免光污染的影响；射电望远镜要避免无线电信号的干扰；把望远镜放置在太空中，能避免光经过大气层所发生的折射。
科学家还可以运用光谱（spectrum）的知识来了解其它星球上含有的元素。化学元素的光谱是化学元素的特性；每一种元素的光谱都不一样。所以可以采集太空中其它星球上元素燃烧后产生的光谱，并且对光谱进行分析，来测定构成该星球的化学元素以及这些化学元素的含量。
当然，人类的天文观测是有局限的。人类的观测即便有哈勃望远镜这样的高技术设备也是有局限的，人类无法想象出自己的所在的宇宙是什么样子，当我们抬头望天的时候，我们看到的只是二维的图像，是没有办法想象到三维的宇宙是个什么样子。
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