В 1934 году совместно с Л. В. Мысовским проводил эксперименты, в которых при помощи камеры Вильсона доказал присутствие нейтронов в составе космических лучей.
Научные работы посвящены внегалактической астрономии, космологии, физике Солнца. Исследовал галактическое поглощение света. Показал, что во всех спиральных галактиках имеется поглощающее вещество. Указал на наличие тёмной материи между галактиками. Разработал новые методы определения оптической толщины Галактики. Окончательно установил отсутствие систематической ориентации в направлениях осей вращения у спиральных галактик. Автор первой в отечественной литературе монографии, посвященной внегалактической астрономии, — «Большая Вселенная» (1936) и монографии «Внегалактическая астрономия» (1960). Один из авторов коллективной монографии «Солнечная активность и ее земные проявления» (1948). Автор монографии «Очерки физико-географических проявлений солнечной активности» (1957).
