La creación del Observatorio Astronómico Nacional fue iniciativa del sabio naturalista español José Celestino Mutis. La edificación, situada en la carrera octava con calle octava, comenzó a construirse en el jardín de la Expedición Botánica el día 24 de mayo de 1802 bajo la dirección del arquitecto capuchino fray Domingo de Petrés. La obra se concluyó el 20 de agosto de 1803. Mutis nombró, como responsable del mismo, al abogado y comerciante en telas don Francisco José de Caldas, quien comenzó a realizar observaciones astronómicas y meteorológicas a partir de diciembre de 1805.
La estructura del edificio es la misma que se conserva en la actualidad al lado de la Casa de Nariño. La base del observatorio es octagonal, tiene dos niveles y una azotea, el primero estaba destinado a la habitación del astrónomo.
El segundo nivel tiene siete ventanas y era el lugar para hacer las observaciones. En uno de sus lados la construcción tiene adosada una torre de forma cuadrada en donde están las escaleras de acceso al edificio y en cuya azotea años después se construiría la cúpula que alberga un telescopio refractor.
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