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  1896年,海爾的父親送了他一塊60英寸的玻璃,它有7.5英寸厚,重860千克。但一直到1904年海爾才獲得卡耐基研究所的基金來建造一座天文臺。1905年望遠鏡鏡面開始研磨,這個工程一共持續了兩年。望遠鏡的構架是在舊金山建造的,1906年的大地震中它幾乎被毀。將這些材料和零件運送到威爾森峰是一個艱鉅的任務。為了將它們運到山頂還建造了一臺專門的電氣拖拉機。1908年12月8日這架望遠鏡正式啟用,是當時世界上最大的望遠鏡,光譜分析、視差測量、星雲觀測和測光等天文學領域成為世界領先的裝置。在九年後胡克望遠鏡的口徑超過了它之前,它是世界上最大的望遠鏡。1992年海爾望遠鏡上安裝了一臺早期的自適應光學設施,使它的分辨本領從0.5-1.0角秒提高到0.07角秒。

  海爾在建臺後立刻著手開始建造更大的望遠鏡,與卡耐基研究所一起約翰·D·胡克提供了資金。1906~1908年作為鏡面的玻璃完工。在克服了巨大困難後100英寸望遠鏡於1917年11月1日開始使用。  為了提供平穩的執行,這架望遠鏡的液壓系統中使用液態的水銀。1919年阿爾伯特·邁克耳孫為這架望遠鏡裝了一個特殊裝置:一架干涉儀,這是光學干涉裝置首次在天文學上得到應用。邁克耳孫可以用這臺儀器精確地測量恆星(如參宿四)的大小和距離。亨利·諾里斯·羅素使用胡克望遠鏡的資料制定了他對恆星的分類。  埃德溫·哈勃使用這架100英寸望遠鏡完成了他的關鍵的計算。他確定許多所謂的“星雲”實際上是銀河系外的星系。在米爾頓·赫馬森的幫助下他認識到星系的紅移說明宇宙在膨脹。  1948年,加州理工學院與卡耐基研究所一同在帕洛馬山天文臺建造了一架5.08米(200英寸)口徑的望遠鏡,結束了胡克望遠鏡作為世界最大的望遠鏡的歷史。1986年胡克望遠鏡停用,1992年安裝了自適應光學系統後又開始運用。在此後數年中,胡克望遠鏡又成為世界上解析度最高的望遠鏡。今天這個地位雖然被其他望遠鏡取代,但它仍然是20世紀最重要的科學儀器之一。
威爾遜山天文臺(Mount Wilson Observatory)位於美國加利福尼亞州帕薩迪納附近的威爾遜山,距離洛杉磯約32公里,海拔1742米,是1904年在美國天文學家喬治·海爾的領導下,由卡耐基華盛頓研究所建立的,首任臺長是海爾。他在就任時將葉凱士天文臺的一架40英寸(1.01米)口徑的望遠鏡帶到這裡。此外該天文臺擁有一臺口徑為2.5米(100英寸)的望遠鏡和一臺口徑為1.5米(60英寸)的望遠鏡,以及一架高150英尺太陽望遠鏡。1969年,為紀念美國天文學家海爾,威爾遜山天文臺和帕洛馬山天文臺合併成為海爾天文臺。目前威爾遜山天文臺由加州大學洛杉磯分校和南加州大學合作管理。此外,佐治亞州立大學的高解析度天文中心(英語:CHARA)也位於這裡。