Дивлячись на ясне нічне небо, перш за все ми бачимо величезну кількість зірок. (Насправді людське око здатне бачити трохи більше 3000 зірок у північній півкулі і приблизно стільки ж – в південній; разом порядку 6000 зірок на небесній сфері, що можна спостерігати неозброєним оком). Спостерігаючи за їхнім рухом можна помітити, що вони не змінюють свого положення одна відносно одної проте положення небесних світил відносно земних орієнтирів постійно змінюється: впродовж доби та року. Хоча, існують тіла, які не підкорюються «загальнозірковим» законам руху, але для них існують власні, аналогічні пояснення і системи.
Небесна сфера – уявна сфери довільного одиничного радіусу з зображеннями зірок на ній, в центрі якої знаходиться людське око або прилад.
Основними елементами небесної сфери є:
Вертикальна (відвісна) лінія – лінія, що проходить через центр небесної сфери та співпадає з напрямом нитки відвісу в місці спостереження. Ця лінія перетинає небесну сферу у точках зеніту Z (прямісінько над головою спостерігача) та надиру Na (точно під ним).
Математичний горизонт – велике коло небесної сфери (SWNE), площина якого перпендикулярна відвісній лінії. Математичний горизонт поділяє сфери на дві півсфери: видиму, з вершиною в зеніті Z, та невидиму, з вершиною в надирі Na.
Альмукантарат – мале коло сфери (aMa’), що проходить через світило і площина якого паралельна математичному горизонту.
Коло висоти, вертикальне коло або вертикал – велике напівколо небесної сфери ZMNa, що проходить через зеніт, світило M та надир.
Вісь світу – діаметр PP’, навколо якого відбувається обертання небесної сфери. Вісь світу перетинає небесну сферу в двох точках: північному полюсі світу P та південному полюсі світу P’. Північний полюс той, з боку якого обертання небесної сфери відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на небесну сферу ззовні.
Небесний екватор – велике коло небесної сфери QWQ’E, площина якого перпендикулярна вісі світу. Небесний екватор поділяє небесну сферу на дві півкулі: північну, з північним полюсом світу P , та південну, з південним полюсом світу P’.
Добова паралель світила M – мале коло небесної сфери (bMb’), площина якого паралельна площині небесного екватора.
Коло схилення світила – велике на півколо небесної сфери PMP’, що проходить через полюси світу та світило M.
Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом в двох точках: точці сходу E та точці заходу W. Першими вертикалами – східним та західним, називаються кола висот, що проходять через точки сходу і заходу.
Небесний меридіан – велике коло небесної сфери PZQSP’NaQ’N, площина якого проходить через відвісну лінію та вісь світу. Небесний меридіан поділяє небесну сферу на дві півкулі: східну, з точкою сходу E, та західну, з точкою заходу W.
Полуденна лінія – лінія NOS перетину небесного меридіану та математичного горизонту. Небесний меридіан перетинається з математичним горизонтом в двох точках: точці півночі N та точці півдня S. Точка півночі та, що знаходиться ближче до північного полюсу світу. Точка півдня – ближче до південного полюсу світу.
З небесним екватором небесний меридіан перетинається в двох точках: у верхній точці екватора Q, що ближче до зеніту, та нижній точці екватора Q’, що ближче до надиру.

Системи небесних координат
Горизонтальна система координат (ГСК):
Висотою h світила M називається дуга вертикального кола mM, від математичного горизонту до світила, або кут mOM між площиною математичного горизинто і напрямом на світило M.
Зенітною відстанню z світила M називається дуга вертикального кола ZM від зеніту до світила, або кут ZOM між відвісною лінією та напрямом на світило M.
Азимутом A світила M називається дуга математичного горизонту Sm від точки півдня S до вертикального кола, що проходить крізь світило, або кут SOm між полуденною лінією та лінією перетину площини математичного горизонту з площиною вертикального кола, що проходить крізь світило.

Перша екваторіальна система координат:
Схиленням δ світила M називається дуга кола схилень PMmP’ від небесного екватора до світила або кут mOM між площиною небесного екватора і напрямом на світило.
Часовим кутом t світила M називається дуга небесного екватора Qm від верхньої точки Q небесного екватора до кола схилень PMmP’, що проходить через світило, або двогранний кут між площинами небесного меридіана та кола схилення світила.
Полярною відстанню p світила M називається дуга PM кола схилень від північного полюсу світу до світила, або кут POM між віссю світу та напрямом на світило.

Друга екваторіальна система координат:
Прямим піднесенням α світила M називається дуга небесного екватора γm від точки весняного рівнодення γ до кола схилень, що проходить крізь світило, або двогранний кут γOm(в площині небесного екватора) між напрямом на точку весняного рівнодення та площиною кола схилень світила.
Схилення та полярна відстань – аналогічно першій екваторіальній системі координат.