有的物理定律用以解釋觀測到的天文現象。

其實，由于天體所處的各種奇特狀態了大量地面上無法實現的物理狀態，因此，大量的天文觀測結果實際上為建立新的物理定律了觀測事實，如牛頓的萬有引力公式的建立就是依據的開普勒關于行星運動的三定律。與相對論的建立有關的光行差現象也是首先在天文觀測中發現的。

現代物理學中的一個重要常數，也是在1676年，由法國天文學家羅默從對木衛一的觀測中得到的。從對光傳播所作的一切觀測中知道，光速是十分巨大的伽里略試圖用燈光信號來測量這個速度,但沒有成功，因為光通過地面上的距離只用極短的時間。因此要想成功地進行這種測量，只有利用天文空間中天體之間的巨大距離。

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