密云观测站位于北京密云水库北岸，海拔150米，东经116°45′，北纬 40°33′，安装有由 28面直径 9米的抛物面天线构成的米波综合孔径射电望远镜 ，主要从事宇宙射电和射电技术的观测和研究。怀柔观测站位于北京怀柔水库北岸的一个小岛上，东经 116°30′，北纬40°20′，主要设备是太阳磁场望远镜和多通道太阳望远镜，主要从事太阳磁场和速度场的测量和研究。天津观测站原系紫金山天文台所辖的国际纬度站，后归北京天文台所属。该站位于天津西郊曹庄附近，东经117°03′，北纬39°08′。仪器有真空照相天顶筒、天顶仪等，主要从事纬度观测和极移的研究。
北京的天文观测和研究，起于元朝至元十六年，郭守敬和王恂在元大都（今北京）所建司天台， 明清两代改明观象台，民国初年改为中央观象台。
1958年，中国科学院始建现代化的北京天文台。40年来，中国科学院北京天文台先后在兴隆、怀柔、密云、沙河和天津建成了五个观测基地，装备了远东最大的光学望远镜——2.16米光学望远镜、多通道太阳磁场望远镜、米波综合孔径射电望远镜、1.26米红外望远镜以及一些中小望远镜，并配备有先进的探测器。1991年和阿根廷圣胡安大学联合建立了南半球观测点。
北京天文台的观测设备对国内外天文台家开放，它同全世界三十多个天文机构进行密切合作。
北京天文台是一座以天体物理研究为主的天文台。它从事恒星、太阳、星系和宇宙学等方面的研究。近年来，在超新星、类星体与活动星系核和近地小行星等方面做出一系列新发现，在太阳活动区磁场与速度场、太阳射电、变星与不稳定星、恒星的化学演化、星系与活动星系核、米波天文、射电VLBI、宇宙大尺度结构和天体剧烈活动的多波段研究中，在基本参考系和地球动力学研究中， 获得大量成果；主持和参与的项目获国家一等奖3项、二等奖5项，中国科学院特等奖2项、一等奖19项。
着眼于21世纪天文学的发展，北京天文台承担着国家重大科学工程——大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）的建设任务，并积极预研空间太阳望远镜和推进多国合作的巨型射电望远镜计划。经过结构调整与改革的北京天文台，以形成由一批杰出的学术带头人和优秀青年组成的精悍的科研群体，正朝气蓬勃的迈向21世纪。在我国科教兴国战略实施创新工程中将更好地发挥应有的作用。
1974年冬，中国科学院和国务院科教组要求北台承担两大课题“中国天文学史的研究与编写”和“古代天象记录的整理研究”。对于前一课题，北台派郑文光等人，依靠自然科学史研究所的专业人员，以及紫台、陕台、北京天文馆人员的共同参与，于1978年末完成《中国天文学史》，1979年完成《中国天文学简史》，1981年7月完成《天文史话》三部著作的编写和出版。
对于后一课题，北台庄威凤、王立兴等与紫台、南京大学等协作单位组成“天象资料组”，会同二十六省、市、自治区有关单位约三百人，历时三年，查阅了包括二十五史等约十五万卷史书和全国所有地方志及其他古籍，共收集到天象记录1万多项和相当数量的天文史料，经过十年左右的精心整理，于1988年完成《中国古代天象记录总集》，1989年完成《中国天文史料汇编》第一卷，1985年完成地方志工具书《中国地方志联合目录》的编写和出版。这是天文史学界一项史无前例的工程。
此外业务科与一些科研人员不定期地油印出版《天文动态》内部刊物，专门刊登天文学国内外最新发展动态，活跃了台内外学术气氛。1972年9月《北京天文台台刊》（中文版）正式创刊，并请郭沫若院长题写了刊名。
中国科学院下属的天文研究机构1958年筹建﹐设在北京中关村。有天体物理﹑光电成像﹑光学和自动化等实验室﹐还有五个观测站﹐沙河工作站位于东经116°20﹐北纬40°06﹐海拔40米﹔侧重于世界时﹑地球自转和人造卫星运动的观测和研究﹔有光电等高仪﹑光电中星仪﹑目视等高仪﹑光学跟踪经纬仪﹑人造卫星激光测距仪和双频多普勒测速仪等设备。沙河工作站的 3.2和10厘米等波段射电望远镜从事太阳活动预报。兴隆观测站位于东经117°30﹐北纬40°24﹐海拔约940米﹔从事恒星的形成和演化﹑密近双星和爆发变星的观测和研究﹔有口径60厘米施密特望远镜﹐口径40厘米双筒折射望远镜和口径60厘米反射望远镜等设备。密云观测站位于东经116°45﹐北纬40°33﹐海拔约150米﹔主要从事太阳射电﹑宇宙射电和射电技术的研究﹔有450兆赫2×16太阳复合射电干涉仪﹔从事米波﹑厘米波综合孔径射电望远镜的研制工作。怀柔观测站是太阳物理观测基地﹐有太阳光球-色球望远镜﹑60厘米太阳望远镜﹐主要研究以太阳耀斑为主的活动区物理和太阳活动。天津纬度站位于东经117°03﹐北纬39°08﹔主要从事纬度观测和地极坐标等研究﹔有口径180毫米天顶仪和真空照相天顶筒等。出版物有《北京天文台台刊》。
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