伽利略是第一個利用望遠鏡觀察天體並且取得大量成果的科學家。他觀察到月亮表面有許多凹凸不平的山嶽、盆地，木星有四個衛星，太陽上有黑子，銀河是由無數個恆星組成的星系，金星、水星也有盈虧現象等。1610年伽利略在《星空使者》一書中公佈了這一系列前所未聞的新發現。

伽利略並不是第一個發明望遠鏡的人，也不是第一個用望遠鏡來觀察月球的人。

伽利略的歷史貢獻是第一個改進了原始粗糙的望遠鏡，使其解析度大大提高，從同時代人的大約三、四倍，到八、九倍，到二十倍。

伽利略還給望遠鏡加上了一個光圈環用以改善成像質量，換句話說是伽利略使望遠鏡由一個粗糙的玩具變成了一架精密的天文儀器。

伽利略的望遠鏡。

伽利略改進了望遠鏡後，觀察了很多種天文現象，並得到了利用這臺望遠鏡能夠發現的所有重要發現。

首先他觀察了月球，發現在月球上有很多斑點，有些是暗的，有些是明亮的，伽利略把這些斑點解釋為月球上的山脈和谷地，伽利略甚至還利用他的觀測圖樣估算了月球上山脈的高度。

伽利略記錄的月相圖。

伽利略發現土星表面有凸起的部分，後來這個現象被惠更斯用更精密的望遠鏡確定為是一個“環”。

伽利略觀察到的土星及其“凸起”（後來被確認為“土星環”）。

伽利略發現在木星附近有幾個亮點，起初他以為是恆星，但持續的觀察發現這幾個亮點跟著木星一起運動，他們其實是木星的衛星。

伽利略觀察到的木星及其衛星。

伽利略發現在太陽表面有一些暗點（太陽黑子），這個現象是不同觀測者幾乎同時獨立發現的，當時有些科學家囿於亞里士多德觀念的影響，認為太陽本身是純淨完美的天體，這些暗點是太陽附近行星投射在太陽上的陰影，但伽利略這樣的反亞里士多德派則認為太陽黑子是在太陽表面的。現在我們知道伽利略的觀點是正確的。

伽利略觀察到的“太陽黑子”。

文學 他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括：發現月球表面凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恆星組成等。他用實驗證實了哥白尼的“地動說”，徹底否定了統治千餘年的亞里士多德和托勒密的“天動說”伽利略用他的望遠鏡首先來觀察： 月亮

伽利略是義大利物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅者。伽利略對現代科學思想的發展作出重大貢獻。他是最早（1609年11月30日）用望遠鏡觀察天體的天文學家，曾用大量事實證明地球環繞太陽旋轉，否定地心學說。

由於他最先把科學實驗和數學分析方法相結合並用來研究慣性運動和落體運動規律，為牛頓對第一和第二運動定律的研究鋪平道路，所以常被認為是現代力學和實驗物理的創始人。1992年10月31日，伽利略蒙冤360年後，終於獲得梵蒂岡教皇的平反。

1609年6月，伽利略聽到一個訊息，說是荷蘭有個眼鏡商人利帕希在一偶爾的發現中，用一種鏡片看見了遠處肉眼看不見的東西。“這難道不正是我需要的千里眼嗎？”伽利略非常高興。不久，伽利略的一個學生從巴黎來信，進一步證實這個訊息的準確性，信中說盡管不知道利帕希是怎樣做的，但是這個眼鏡商人肯定是製造了一個鏡管，用它可以使物體放大許多倍。

　　“鏡管？”伽利略把來信翻來覆去看了好幾遍，急忙跑進他的實驗室。他找來紙和鵝管筆，開始畫出一張又一張透鏡成像的示意圖。伽利略由鏡管這個提示受到啟發，看來鏡管能夠放大物體的秘密在於選擇怎樣的透鏡，特別是凸透鏡和凹透鏡如何搭配。 整整一個通宵，伽利略終於明白，把凸透鏡和凹透鏡放在一個適當的距離，就像那個荷蘭人看見的那樣，遙遠的肉眼看不見的物體經過放大也能看清了。

　　伽利略非常高興。他顧不上休息，立即動手磨製鏡片，這是一項很費時間又需要細心的活兒。他一連幹了好幾天，磨製出一對對凸透鏡和凹透鏡，然後又製作了一個精巧的可以滑動的雙層金屬管。現在，該試驗一下他的發明了。伽利略小心翼翼地把一片大一點的凸透鏡安在管子的一端，另一端安上一片小一點的凹透鏡，然後把管子對著窗外。當他從凹透鏡的一端望去時，奇蹟出現了，那遠處的教堂彷彿近在眼前，可以清晰地看見鐘樓上的十字架，甚至連一隻在十字架上落腳的鴿子也看得非常逼真。

　　伽利略製成望遠鏡的訊息馬上傳開了。“我製成望遠鏡的訊息傳到威尼斯”，在一封寫給妹夫的信裡，伽利略寫道：“一星期之後，就命我把望遠鏡呈獻給議長和議員們觀看，他們感到非常驚奇。紳士和議員們，雖然年紀很大了，但都按次序登上威尼斯的最高鐘樓，眺望遠在港外的船隻，看得都很清楚；如果沒有我的望遠鏡，就是眺望兩個小時，什麼也看不見。這儀器的效用可使50英里的以外的物體，看起來就像在5英里以內那樣。”

　　伽利略發明的望遠鏡，經過不斷改進，放大率提高到30倍以上，能把實物放大1000倍。現在，他猶如有了千里眼，可以窺探宇宙的秘密了。這是天文學研究中具有劃時代意義的一次革命，幾千年來天文學家單靠肉眼觀察日月星辰的時代結束了，代之而起的是光學望遠鏡，有了這種有力的武器，近代天文學的大門被打開了。

　伽利略於1609年11月30日第一次利用這個工具進行天文觀察，他首先發現月球表面既不平滑、又不純潔，並且有火山口的裂痕。過去，人們一直以為月亮是個光滑的天體，像太陽一樣自身發光。但是伽利略透過望遠鏡發現，月亮和我們生存的地球一樣，有高峻的山脈，也有低凹的窪地 （當時伽利略稱它是“海”）。他還從月亮上亮的和暗的部分的移動，發現了月亮自身並不能發光，月亮的光是透過太陽得來的。

1610年初，他又將望遠鏡放大率提高到33倍， 發現木星旁邊有四個衛星，在圍繞著木星運轉。除此之外，伽利略還用望遠鏡觀察到太陽的黑子，他透過黑子的移動現象推斷，太陽也是在轉動的；銀河 是無數發光體的總彙；土星有多變的橢圓外形，隨後又發現金星盈虧與大小變化等等。 伽利略把他的天文發現編成《星體通報》向世界報道，立刻引起知識界的震驚。