北京天文馆包含A、B两馆，共4个科普剧场。A馆天象厅是我国大陆地区最大的地平式天象厅，内部设备处于世界领先水平。其中，蔡司九型光学天象仪和世界上分辨率最高的全天域数字投影系统，不仅能为场内400名观众逼真还原地球上肉眼可见的9,000余颗恒星，高达8K分辨率的球幕影像，还能实现虚拟天象演示、三维宇宙空间模拟、数字节目播放等多项功能。

B馆于2004年底正式建成开放，内有宇宙剧场、4D剧场、3D剧场3个科普剧场，以及天文展厅、太阳观测台、大众天文台、天文教室等各类科普教育设施。其中，直径为18米的宇宙剧场拥有标准半球全天域银幕，能同时为200名观众呈现出气势恢宏的立体天幕效果，这在我国大陆地区独一无二。

4D剧场和3D剧场分别拥有200席和116席座位，两个剧场均采用最先进的播放设备和特效设备。4D剧场不仅能够呈现栩栩如生的立体影像，还能根据科普节目情节发展产生喷水、喷风、拍腿等多种特效，为观众带来身临其境的奇妙科普体验。3D剧场拥有宽12米、高9米的金属银幕，配以45度偏振立体眼镜，以逼真绚丽的立体效果为观众们呈现科普知识，真正做到了寓教于乐。

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