中国早期读物《千字文》中有这样一句话：“天地玄黄，宇宙洪荒。”便是描绘了天地起源和日月星辰的运作，产生时间与空间无穷无尽的宇宙。在《文子·自然》也有说：“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”，“宙”指的就是时间。由此而知，在古人眼中时间正是通过日月星辰的运行而体现出来的。通过观星，便可预测时间。

公元前2600年，古埃及为了观测天狼星，建立了迄今为止已知世界上最早的天文台；前2000年，巴比伦也建立了观测天象的天文台。

而在中国大约2500年前才开始有天文台，当时称为清台、灵台、观象台。在河南省郑州市登封市东南13千米的告成镇便有一个观星台，由天文学家郭守敬于至元十三年至元十七年（1276—1280年）主持建造。

观星台由盘旋踏道环绕的台体和自台北壁凹槽内向北平铺的石圭两个部分组成，台体呈方形覆斗状，四壁用水磨砖砌成。观星台北侧的石圭用来度量日影长短，所以又称“量天尺”。

通过这个大型观星台用观测每天日中日影的长短变化、从而找出季节的变化利用于人类的生产活动，其测试结果更为精准。把表影最大的那天定为“冬至”；把表影最短的一天定为“夏至”；把一年中的日中影最长的一天到下一年日中影最长的一天的周期定为一个回归年”。

观星台见证了当时世界上最先进的历法——《授时历》的测量演算历史，是中国现存最古老的天文台，也是世界上现存最早的观测天象的建筑之一。

同时观星台也是科学、宗教与政治相互作用的产物，因其独特的设计而成为元代天文学高度发达的历史见证。古代的天文台常常不但是天文观测的场所，也是运用占星学的场所，也因此天文台一般都为统治者所控制。

到了现在，天文学一再发展，观星测时早已经使用了更为精确的天文台设备。

大型天文台往往是建立在山顶之上，天文台的屋顶多数造成圆球形，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；半球上有一条宽宽的裂缝，从屋顶的最高处一直裂开到屋的底方构成一个巨大的天窗，庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。

但不是所有的的天文台屋顶都是半球形，射电望远镜的雷达需要全半空间无死角的旋转，那它的外罩就是像军舰上的雷达天线罩一样的半球形。

而有些望远镜更不需要水平旋转，比如有些天文观测只要对准南北方向进行，利用地球自转而转换视角，无需本身转动，那么望远镜所对的窗口就可以造成长方形或方形的。

随着地球的旋转，天文望远镜跟着地球一齐在转动。从望远镜里就能够先后看到代表不同时刻的恒星。

将恒星按次序方向编码，使每颗星代表一定的时、分、秒，或者以经过某地子午圈的时刻做推算，在以地面上一个固定角度观察恒星移动，那么随着地球的自转，望远镜就像指针一样能够观测出恒星并推测出精确的时间，精度可达千分之二秒，这样能非常精确的校准各地时间。

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