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Dès l'Antiquité et en levant la tête, des hommes commencent à mesurer leur environnement. Ils s'interrogent sur la forme de la terre (chapitre 1), sur sa dimension (chap. 2), sur l'éloignement de la lune (chap. 3) et l'éloignement du soleil (chap. 4)... Ils cherchent à établir la configuration du ciel avant d'en comprendre le fonctionnement. Au fil des siècles les observations s'accumulent. Des scientifiques mettent aux points des étalons de mesures.
L'utilisation des lunettes (dès le début du XVIIe siècle) et de la photographie (XIXe siècle) feront progresser l'astronomie vers les étoiles et les planètes (chap. 5) : il est question de mouvement propre, caractéristiques spectrale, vitesse d'éloignement et années lumières. Grâce aux grands télescopes (XXe siècle), l'homme prend le chemin de l'univers lointain. Il part "au-delà des étoiles" (chap.
6), étudiant des objets extragalactiques, dans des longueurs d'onde nouvelles (infrarouge et ultraviolet). La mise en orbite d'instruments d'observation lui permet désormais de s'affranchir des défauts de mesures induits par l'atmosphère terrestre. En ce XXIe siècle, la distance des astres, la connaissance précise de "l'environnement proche" s'améliore, et l'auteur de conclure : "Nous ne connaissons relativement bien qu'une petite partie du soleil parmi les quelques 300 milliards de membres stellaires de la voie lactée".