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古天文观象台不在北京天文馆内。
北京天文馆分为东、西两馆，天文馆属西馆，位于西城区西直门外大街，与北京动物园一路之隔。古观象台属东馆，位于东城区建国门立交桥西南
北京天文馆是中国第一座天文馆、国家3A级景区。位于西直门外大街，与动物园毗邻。是目前大陆唯一一所以天文学普及、宣传和教学内容为主的大型专业天文科普场馆。1957年9月建立。
位于动物园的西馆分老馆、新馆两部分，总建筑面积2.4万平方米。主要参观设施包括光学天象厅、SGI数字宇宙剧场、4D科普剧场、3D动感剧场、天文展览厅和大众天文台。馆内还设有多媒体天文教室、天文书店、天文仪器、教具以及餐饮销售网点等公共服务设施。
光学天象厅在老馆内，有近50年的历史。它是一个直径23.5米象征天穹的建筑构造，容纳600个座位。大厅中央置有大型天象仪，并辅以多种功能的光学投影器，进行各种天象模拟表演。该厅由于设备陈旧，功能滞后，已难于满足使用要求。对此，近期正在对设备进行更新。
SGI数字宇宙剧场，4D科普剧场，3D动感剧场和大众天文台均分布在新馆内。新馆位于老馆南侧。2001年12月开始动工，2004年12月落成。新馆高30米，分地下两层，地上五层。整体采用钢质架构，北立面被通体透明的玻璃幕墙包围。
SGI数字宇宙剧场就设在新馆的二层，有200个座位，采用穹形天幕。剧场引进世界一流的天文演示设备，它由SGI超级图形工作站和六部激光投影器组成，投放出全天域三维彩色图像，以营造一个虚拟的太空环境，观众如身临宇宙其境，仿佛漫游在星际之间。是世界上第一个采用激光投影技术的数字剧场。
位于建国门立交桥西南的古观象台是北京天文馆的东馆。
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