Телескоп как астрономический инструмент возник в 1609 г., когда Галилей, по всей вероятности, уже знавший принцип устройства зрительной трубы, сам составил комбинацию из собирательного очкового стекла и сильно рассеивающей линзы. Этот простейший телескоп получил название «зрительной трубы Галилея». Он давал всего лишь трехкратное увеличение и, конечно, не мог служить для сколько-нибудь серьезных наблюдений. Но уже в конце того же года Галилей построил более сильный инструмент, который имел длину около полуметра и давал почти восьмикратное увеличение. С этого времени Галилей начал собственноручно шлифовать линзы и сумел построить инструмент с 32-кратным увеличением; длина телескопа была около метра, а диаметр объектива был равен 4,5 см. Эта зрительная труба, сделанная из картона (ныне хранится в музее Галилея во Флоренции), обладала всеми недостатками, о которых говорилось в начале данной главы. Тем не менее этот первый настоящий астрономический телескоп был тем орудием, с помощью которого Галилей сделал ряд важнейших открытий и фактически основал наблюдательную астрофизику.

Оптическая система Галилея состоит из двояковыпуклой линзы — объектива и рассеивающего двояковогнутого стекла; при этом двояковогнутый окуляр располагается между объективом и главным фокусом последнего. Назначение окуляра — превратить пучок сходящихся лучей в пучок лучей параллельных, которые затем входят в зрачок глаза наблюдателя. Таким образом, выходной зрачок всей системы находится внутри трубы, на большом расстоянии от глаза, что приводит к уменьшению угловых размеров поля зрения. Достаточно сказать, что телескоп Галилея, имевший 32-кратное увеличение, имел угловое иоле зрения в 7 минут дуги, что примерно в 10 раз меньше, чем у современного телескопа, обладающего таким же увеличением. Кроме того, оптическая система Галилея не дает возможности создать вне трубы, за окуляром, действительное изображение наблюдаемого предмета.

В этом состоят причины того, что телескоп Галилея вскоре перестал применяться как астрономический инструмент. Через несколько лет Кеплер предложил другую систему телескопа, которая широко используется и в наше время. Он применил в качестве окуляра собирательную линзу (положительный окуляр), совместив его передний главный фокус с задним главным фокусом объектива. Выходной зрачок системы расположен вне трубы, на некотором расстоянии от окуляра, что способствует созданию большего углового поля зрения.