公会堂天文台中设有4寸折射式望远镜（时称「天体观测镜」）一台，为当时日人於台湾发行官报之「日日新报社」於1938年为庆祝该报社成立40周年，捐赠予台北市役所作为科学教育普及用途；台北市役所乃於公会堂顶楼兴建观测室来安置这台望远镜。1939年建成後，正式开启台湾天文观测的风气；而这座天文台也成为当时台北市中心内，总督府以外的最高建筑物。目前这架望远镜仍保存於台北市立天文科学教育馆中。对天体观测有兴趣之人因而於1941年组织台湾第一个天文社团「天体观测同好会」，利用公会堂天文台作为聚会场所，并以之进行各项天体观察，为现今「台北市天文协会」的前身。
1945年（民国34年）二次世界大战结束後，国民政府接收公会堂，将之更名为中山堂，交由台湾省气象局代管；「天体观测同好会」也随之更名为「台北市天文同好会」。1946年，天文台改制隶属於台北市教育局，但仍由台北市政府、省气象局、中山堂三方共同管理。
1949年开始，蔡章献等人於中山堂天文台中正式进行太阳黑子描绘及数量统计的观测工作；现今於中央气象局及台北市立天文科学教育馆都仍在接续进行这项工作。此外并由台北市天文同好会协助日常开放工作，如遇日月食、彗星、火星接近等特殊天象，也会开放给一般大众参观欣赏。台北市政府於1957年收回自行管理，除编列预算以维持天文台的日常运作，并向台湾省气象局借调蔡章献继续管理中山堂天文台。
1957年10月与1958年2月，前苏联发射的第一颗人造卫星史波尼克1号（Sputnik 1）与美国第一颗人造卫星探索者一号（Explorer 1）相继发射成功，美苏两国的太空竞赛正式展开。美国史密斯松宁天文台（Smithsonian Astrophysical Observatory，SAO）於组织人造卫星观察计画（Moonwatch Project），号召全球参与。在SAO先提供4架枪用瞄准器，後於美国大使馆的经费支助下购置12架人造卫星观测镜，1957-1958年期间，蔡章献率领一群年轻人於中山堂天文台共同参与人造卫星观测工作，观测成果误差极低而获得SAO认可。
中山堂天文台的时代，从1939年一直延续到1963年圆山天文台完工启用为止，共跨越了25个年头。
中文关键字： 望远镜 , 中央气象局 , 台北市立天文科学教育馆
英文关键字telescope , Central Weather Bureau , Taipei Astronomical Museum