天体から来る光の偏光（電波では偏波という）を検出する観測。偏光・偏波からそこで起きている物理現象を調べることができる。天体で偏光を引き起こす大きな原因の一つは磁場である。偏光観測から分子雲中の星間磁場の向きを推定することは広く行われている。ストークスパラメータの4つの成分を全て観測すれば、そこから偏光・偏波に影響する物理現象を詳しく推定することができる。