Fino al 1609 - quando fu utilizzato da Galileo per la prima volta il cannocchiale per osservare il cielo - l'Astronomia si è avvalsa di quattro tipologie (non nettamente separabili tra loro) di strumenti scientifici: d'osservazione, di calcolo, didattici e di rappresentazione. Gli strumenti d'osservazione servivano quasi esclusivamente a misurare angoli ed erano di grandi dimensioni. La prima definizione della struttura e del modo d'impiego di questi strumenti risale al II secolo, quando il matematico e astronomo alessandrino Claudio Tolomeo ne incluse brevi descrizioni nella Matematiké Syntaxis, l'opera divenuta in seguito nota nell'occidente latino come Almagesto. Questi strumenti hanno riscosso nei secoli notevole successo, passando da una tradizione all'altra: ellenistica, bizantina, islamica e latina. Ed è proprio grazie ai dati ottenuti usando strumenti come questi che le più brillanti menti scientifiche di quelle epoche sono riusciti  a sviluppare le varie teorie sul Cosmo, dalle versioni più avanzate dell'ipotesi geocentrica, alla formulazione della nuova concezione eliocentrica esposta da Niccolò Copernico (1473 - 1543) nel suo De Revolutionibus orbium coelestium (1543), fino all'individuazione delle tre leggi dei moti planetari enunciate da Johann Kepler (1571 - 1630) nell'Astronomia Nova (1609) e nella Harmonices Mundi (1621).