Далёкая звезда может давать яркий свет и при этом оставаться неразличимой точкой для телескопа. Изображение точки, размытое оптикой и атмосферой, нельзя принять за настоящий диск светила. Тем не менее радиусы звёзд удаётся определять несколькими независимыми способами.
Радиус по излучению
Светимость — вся энергия, которую звезда излучает за единицу времени. Видимый поток у наблюдателя зависит также от расстояния и поглощения между звездой и нами. Поэтому большая яркость на небе сама по себе ещё не означает большую светимость.
При равной температуре светимость растёт пропорционально площади поверхности. Если одна звезда излучает в 36 раз больше другой, её радиус больше в 6 раз. При равной светимости более холодной звезде необходима большая излучающая поверхность. Поэтому красные светила с очень высокой светимостью относятся к гигантам и сверхгигантам, а горячие объекты малой светимости могут иметь небольшой радиус.
Измерение углов и затмений
В затменной двойной системе длительность и форма изменения блеска совместно с орбитальными данными позволяют найти размеры компонентов. Простого умножения любой длительности затмения на скорость недостаточно: учитывают взаимные размеры, наклон орбиты и путь покрытия.
При покрытии звезды Луной регистрируют, как меняется свет у края лунного диска. Дифракционная картина содержит сведения об угловом диаметре; нужна модель оптики и движения края. Совпадение оценок, полученных разными методами в пределах погрешностей, укрепляет доверие к результату. Не все методы одинаково доступны для каждой звезды.