展览厅介绍了古代天文学和现代天文学。古代天文学陈列有中国天文学家在1054年观察金牛座超新星爆发的记录,被誉为高能天体物理学的宝藏,是研究天体的珍贵资料。还有西方古代的天文遗迹,如英国的石柱群、埃及的金字塔、秘鲁的拿斯卡平原以及现存最古星图之一的敦煌星图和各种古代天文仪器。在现代天文学陈列中,除一般天文现象内容外,还介绍火箭发展史、现代空间探测技术,陈列有太空穿梭机、宇宙飞船密闭舱先锋10号等模型。
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太阳科学厅有围绕太阳主题的12组展览,介绍太阳结构、太阳的各种现象和太阳的研究史等。厅内安装1台20厘米口径的太阳望远镜,可以看到太阳的日冕、日珥、色球和光球等。该厅鼓励观众自己操纵一些仪器。该馆还与香港的各文化团体合作举办天文活动,普及天文知识。