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天文館和該設計中的三個主要建筑元素圓洞天窗、倒轉穹頂以及天象廳球體均作為功能性的天文儀器，追蹤太陽、月亮和群星的軌跡。懸浮在天文館主入口上方的圓洞天窗，映射在入口廣場和反射池地面上的一圈光斑，動態地展現了時間的流逝。天象廳球體位于球幕影院，半淹沒在建筑內。在最小的可見支撐下，帶給人一種失重或反重力的錯覺，而它的穿孔外殼在入夜后會變成一個發光的球體。位于建筑中庭頂部的倒轉穹頂采用了一個大型的倒置玻璃張拉結構。在這里，參觀者可以獨享玻璃屋面的核心，一覽無垠的天空。作為展覽之旅的高潮，倒轉穹頂切斷了地平線和鄰近城市背景的視野，從而將參觀者的目光集中在包羅萬象的天空上。天文館內倒轉穹頂下方設有720°螺旋式坡道，沿著整個天文館展品游客的環形流線，引導視線向上推至頂點。