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天文馆和该设计中的三个主要建筑元素圆洞天窗、倒转穹顶以及天象厅球体均作为功能性的天文仪器，追踪太阳、月亮和群星的轨迹。悬浮在天文馆主入口上方的圆洞天窗，映射在入口广场和反射池地面上的一圈光斑，动态地展现了时间的流逝。天象厅球体位于球幕影院，半淹没在建筑内。在最小的可见支撑下，带给人一种失重或反重力的错觉，而它的穿孔外壳在入夜后会变成一个发光的球体。位于建筑中庭顶部的倒转穹顶采用了一个大型的倒置玻璃张拉结构。在这里，参观者可以独享玻璃屋面的核心，一览无垠的天空。作为展览之旅的高潮，倒转穹顶切断了地平线和邻近城市背景的视野，从而将参观者的目光集中在包罗万象的天空上。天文馆内倒转穹顶下方设有720°螺旋式坡道，沿着整个天文馆展品游客的环形流线，引导视线向上推至顶点。