要想看星星，就要避开山峰和树木，因此古人建造的观星台都是在高处。现在也是这样，只不过现在人们明白，选择在高处观测星星，绝不是要避开周围障碍物这么简单，而是因为地面的潮气和灰尘都太重。
一般来说，越是往上，空气越稀薄，观测条件也就越好，最好的办法是飞出地球大气层以外，把望远镜放在太空。但是，这需要一笔巨大的费用。若是把望远镜放置在地球大气层以上足够高的地方，也可以达到比较理想的效果。
索菲娅天文台就是按照这种思路建造的天文台，它在距离地面13千米的高空观测星星，这里是地球大气层的同温层，所以索菲娅天文台又有一个很正规的名字――“同温层红外天文台”。同温层的高度在10～50千米之间，在这个高度范围内，大气层中的水蒸气只有地面的1%，在这里看星星，星星就不会眨眼睛，这对天文观测是非常有利的。索菲娅天文台工作的同温层，虽然赶不上太空中的哈勃望远镜，却让任何高山上的望远镜都望尘莫及。
天文台建造在大气层中的同温层似乎不可思议，它必须要有一个飞行器来承载它运行，实际情况也是这样，索菲娅天文台使用了大型运输机托着它在高空中飞翔。索菲娅有17吨重，承载索菲娅的飞机是波音747，这种大型客运飞机可以承载400多名乘客，也只有这种大型运输机才能胜任这种工作。
一般天文台都有天文圆顶，可索菲娅没有天文圆顶，它有一扇天窗，这扇天窗在飞机的尾部。索菲娅望远镜的主镜由多块镜面组合而成，相当于一块2.5米口径的大镜片，安放在飞机尾部。而望远镜的控制系统，包括计算机、光谱仪和照相设备都安装在增压舱室内，天文学家们就在这里工作。他们一边看着电脑显示屏上的天体图像，一边还可以透过飞机的舷窗看看天空真实的景观，当然，也可以看看飞机下面的景色。
要在飞机上建造这样一个舒适的天文台，需要解决一系列技术上的难题。望远镜要设置在一个大型缓冲平台上，这样飞机产生的振动，就不会影响望远镜。避免气流的影响也很重要，打开观测舱门的时候，为了避免少量的气流进入舱内，在飞机内还特设了一个倾斜的斜面，让进入的气流按照一定的方式重新返回飞机的外面。
这种飞行天文台的最大好处是维护方便，可以不断升级，而那种在太空运行的望远镜如果坏了，就必须有人飞到太空去修理。
日全食出现的时候，在大地上会出现一个狭长的地带，只有在这个地带的人，才能看到日全食。日全食是慢慢地扫过这个地带的，前面地带的人看不到日全食了，但是，后面的地带却开始出现日全食。这给天文学家一个启示，他们想，如果沿着这个地带向前跑，那么就可以长时间地看日全食了。事实上，他们常常这样做，但是，不是在大地上跑，而是乘坐气球，沿着这个日全食带向前飞。
后来，飞机技术发展了，他们又拿着望远镜，或者拿着照相机，坐着飞机向前飞。1965年5月30日，美国宇航局使用一架飞机观测了日全食。1968年，一架直径30厘米的红外望远镜被安装在喷气式飞机上，对行星和星云以及一些红外源进行了观测。到了1974年，柯伊伯机载天文台诞生了，它的载体是一架C-141大型运输机，它使用了一台直径91厘米的反射望远镜。柯伊伯取得了不小的成绩，从此气球天文台被打入冷宫，而机载天文台这个名称被大家渐渐熟悉。这些经验最终导致索菲娅飞行天文台的出现，所以说，索菲娅的诞生并不仅仅是因为天文学家要改善工作环境，另一个引发它出现的原因是观测日全食引发的思路。
索菲娅飞行天文台主要针对红外波段进行观测，它的特别本领是完成其他望远镜无法完成的任务。当一般望远镜发现星空的某个天体发生了奇特的景象时，就会眼睛不眨地看着这个天体，但是，地球是要自转的，星空很快就会转到地球的另一面，地面上的望远镜再想看，也毫无办法，这时候，索菲亚望远镜就可以大显身手了。
在索菲娅天文台工作，是一件很悠闲的事情，科学家在天上飞行就跟度假一样。他们不仅可以仰望星空，也可以俯瞰大地，想到哪里去，就把飞机开到哪里去，也不要办理护照，随意飞到哪个国家的上空都可以！
