昼夜翻转和四季轮回可能是人类最早感知的自然现象。即使是在远古时期，我们的祖先凭一双肉眼就开始了对满天繁星的探索和想象。400多年前，望远镜的发明真正超越了人眼，可以想象，当伽利略第一次看到木星的样子和围绕木星的四颗大卫星时应该多么激动。这应该是人类历史上正式记录的第一次透过望远镜的天文观测！自那以后，天文观测都是从地面透过地球大气向太空瞭望的模式，直至人类把望远镜送到大气层之外。

因为自然的原因，我们现在理解的光学波段的天文观测，一直主导了学科的发展。原因特别简单：

人类赖以生存的大气正好屏蔽了对地球生命有害的紫外光和大部分比光学波段更长的红外光，大气在波长更长的电磁辐射中又变得透明，使得我们可以与人造卫星通讯。而宇宙中可以被看到的天体（恒星或由恒星组成的更大尺度的天体）发出的能量大部分就在光学波段。尽管我们现在知道的宇宙，绝大部分都不是我们可以看到的未知物质（暗物质或暗能量），但我们看到的这一小部分天体充当了示踪物，是天文观测获取信息的最主要来源。从这个意义上讲，光学（包括紫外和红外光）天文观测在现代天体物理研究中是不可或缺的最重要手段。