Unsere Kenntnis des Himmels hängt von den Mitteln der Beobachtung ab. Die Beobachtung mit dem bloßen Auge führt zur Festlegung von Sternbildern und zur Kenntnis der Bewegungen der Gestirne. Mit dem Fernrohr zeigt sich, dass die mit bloßem Auge sichtbaren Sterne nur einen Bruchteil der astronomischen Objekte ausmachen. Nebelflecken erweisen sich als weit entfernte Galaxien. Die Spektralanalyse liefert Informationen über die Zusammensetzung der Sterne und führt zur Entdeckung einer Rotverschiebung ihrer Spektrallinien, die mit der Entfernung wächst. Mit Radioteleskopen und anderen Detektoren für unsichtbare Strahlenarten werden immer neue astronomische Objekte gefunden.