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在世界各地，古代文明的古城和废墟都反映了深刻而又复杂的天文学知识。
有些文化留下了文字记载，从中可以了解到，天象的周期对这些民族的神灵崇拜仪式来说有多么重要。但是，它们大多蒙上了一层神秘的色彩。英格兰的圆形石林、墨西哥的特奥蒂瓦坎以及埃及、中国古代的建筑遗址都展示出对天象的反映。
对这类遗址所做的科学研究被称为“考古天文学”。因为大多数遗址保留较差，又缺少足够的文献资料，所以许多这样的“天文遗留”一直是待解之谜。
圆形石林（图1.8）也称巨石阵，位于英格兰的索尔兹伯里平原。有人很早就注意到，圆形石林的排列与仲夏季节的太阳有关。1740年人们注意到，“在白昼最长的时候，太阳大约从东北方升起”，同时，圆形石林中的灰色巨石恰恰对着那个方向。
图1.8 英格兰的圆形石林
1901年，曾经对希腊和埃及神庙内的天文准线做过研究的洛克耶爵士对本国的这一纪念性建筑做了考察。他对仲夏日出的第一道阳光恰好与圆形石林轴线构成准线的时间进行了追溯性计算，以此来确定圆形石林的建筑年代。他的结论是，这一准线出现在公元前2000年至公元前1600年，基本上是目前确定的第三期圆形石林建设期。
到了20世纪60年代，人们开始对圆形石林进行精确的定位研究。天文学家纽汉经仔细测量发现，圆形石林中央的长方形定位石的边缘与关键的日出、日落和月出、月落位置构成准线。
根据随后的研究，纽汉相信圆形石林是一个古代人研究月亮的场所。他估计，圆形石林门前大道发现的桩洞，是用来竖立石柱以标示月球运动的；用来支撑外圈横梁的立石共有30块，其中一块明显细一些，这是用来指示太阴月有29.5天的。差不多与纽汉同时，美国的天文学家霍金斯也开始了他的研究。他利用圆形石林周围的其他标志找到了更多的准线。他证明围绕圆形石林内侧壕沟中的56个小坑是用来确定月食的，同一次月食再次出现的周期就是56年。
霍金斯利用他的考察结果写出了《圆形石林解码》一书，引起了很大的轰动，它不仅激发了公众的想象力，而且为利用计算机技术进行考古研究做出了开创性的贡献。
现代的研究证明，圆形石林的主要作用是观测、定位月球运动，研究日出、日落等天文现象，并开展祭祀活动。
马丘比丘（图1.9），它的壮观遗址位于秘鲁库斯科省西北75千米。这座印加城堡建于安第斯山区一座2350米的高山上，因而未被西班牙人发现。该遗址有多处梯田、石砌房屋、神庙、广场，住宅区位于马丘比丘峰和华伊纳比丘峰之间的一条山脊上。有一条300多级的台阶可以上下。
马丘比丘中与天文学有关的元素包括“栓日石”和神庙两处。印加人祭奠太阳神的节日印蒂雷米（印蒂是太阳神）是在冬至（在南半球是6月21日），举办祭奠仪式的目的是把太阳栓住，以不让它再回到北边。他们是用一个叫作“印蒂华纳”的物件去栓住太阳。西班牙人毁掉了大部分“印蒂华纳”。现存于一个山顶上的印蒂华纳是由一块完整的花岗岩凿成的。它包括一根30厘米高的立柱和一个不对称的平台，以及若干个平面、侧面、凹槽和凸面等。据推测，它的作用类似圭表。位于马丘比丘太阳神庙，它的东墙是弯曲状的，两扇窗子分别面向北面和东面。每年6月南半球冬至日时，神奇的景象就会发生——太阳通过两扇窗口直射到神殿中央一块大的花岗岩，投影的位置恰好在岩石中央，太阳、窗户与花岗岩三点一线。有学者推测这块花岗岩起着印加日历的作用。
图1.9 位于深山中的马丘比丘
特奥蒂瓦坎（图1.10）位于今墨西哥城东北约48千米处，创建于1世纪，是一个庞大的都市和礼仪中心，其文明在350—650年间处于盛期。城内有神庙、圣殿、广场、住所和工场，十分繁荣。在8世纪该城市毁于一场大火。
没有人知道特奥蒂瓦坎的建造者是谁。在阿兹特克帝国之前的1000余年内，这个宗教和经济中心在墨西哥河谷占据着统治地位。阿兹特克人发现并命名了特奥蒂瓦坎，即“众神的诞生地”，他们认为它是所有文明的发源地。俯视特奥蒂瓦坎的大、小金字塔就是献给太阳神和月亮神的。
特奥蒂瓦坎基本上由4个部分组成，但该城的准线并没有指向4个基本方向，而是有朝向正北偏东15.5°的偏差，是古人们测量错误？经过研究发现答案竟在地下，也就是太阳金字塔下，而15.5°就是太阳偏转与宇宙（银河系）的方向。专家发现太阳金字塔下有一个洞穴，而洞穴明显是作为宗教活动用的。从平面图看洞穴呈四叶形，在中北美洲许多部族认为这就是宇宙的形状。
图1.10 墨西哥的特奥蒂瓦坎
而洞穴的通道恰好指向昴星团下落的方向，而昴星团对于古代中北美洲人有着重要的象征意义。每当昴星团与太阳偕日升时，当天的正午，太阳的影子会消失。人们认为这一天太阳对地球做了个短暂的访问，所以是极其重要的一天。当然，也指示了季节变化。
实际上，当时的人并不是不知道基本方位，在城市的许多地方，专家们发现了许多的雕刻十字“基准”，它们告诉你正南、正北。