観測天文学
このような人工光は希薄な背景光となり、暗い天体の観測を非常に難しくする。アリゾナ州やイギリスでは、このような光害の削減を訴えるキャンペーンが行われている。街灯に覆いをかぶせることは、地面に向かう光の量を増やすだけではなく、空に向かう光を減らす効果も持つ。
大気の効果は、望遠鏡の解像度を大きく低下させる。大気によるぼやけ効果の補正なしには、口径15から20cm以上の望遠鏡は、可視光波長での理論的な解像度を達成できない。結果として、超大口径の望遠鏡を用いる一番の利点は、集光容量の増大により非常に暗い天体が観測できることである。しかし、補償光学、スペックル・イメージング、開口合成等の技術により、解像度の低下も克服され始めている。
天文学者は、天体を観測するための様々な観測機器を持っている。太陽や地球に比較的近い天体には、より遠い背景に対して、直接的で非常に正確な位置天文学を用いることができる。この手の初期の観測は、いくつかの惑星の非常に正確な軌道モデルを作るのに用いられ、またそれらの相対質量や重力による摂動を決定した。またそのような測定は、天王星や海王星、そして間接的ではあるが冥王星の発見に寄与し、間違ってはいたが、水星の軌道の内側にバルカンが存在することを予測した。
観測天文学の歴史のほとんどにおいて、ほぼ全ての観測は光学望遠鏡を用いて可視光領域で行われた。地球の大気はこの波長では比較的透明であるが、望遠鏡による観測のほとんどは、シーイングの条件や大気の透明度に依存し、通常は夜間に限られる。シーイングの条件は、大気中の乱流や熱変動に依存する。雲や乱流の発生が多い地域では、観測の解像度が制限される。満月が反射光で空を輝かせるのと同様に、暗い天体の観測には妨げとなる。
観測の目的には、光学望遠鏡にとって最適な場所は間違いなく宇宙空間である。宇宙空間では、望遠鏡は大気の影響を受けることなく観測ができる。しかし、現在は軌道に望遠鏡を打ち上げるには多額の費用がかかるため、次善の場所として、曇りの日が少なく大気の状態が良い山頂に設置される。マウナケアやラ・パルマの山頂はそのような条件を備え、また、数は少ないが内陸にもこのような場所はあり、チリにはチャナントール天文台、パラナル天文台、セロ・トロロ汎米天文台、ラ・シヤ天文台等がある。これらの場所には、開発に数十億ドルも要するような強力な望遠鏡が集まっている。
夜空の暗さは、光学天文学にとって重要な要素である。街や人口の多い地域の拡大に伴い、夜の人工光の量は増えている。