Уявна сфера довільного радіуса з центром в довільній точці простору, на поверхні якої розташовані світила так, як їх видно на небі в певний момент часу з дачної точки простору, називається небесною сферою.
Таким чином, уявний спостерігач, що знаходиться в центрі небесної сфери, повинен бачити положення світил на її поверхні точно в такому ж взаємне розташування, в якому реальний спостерігач бачить реальні світила на небі.
Обертання небесної сфери повторює обертання небесного зводу.
Небесна сфера служить для вивчення видимих положень і рухів небесних тіл. Для цього на її поверхні фіксуються основні лінії і точки, по відношенню до яких і проводяться відповідні вимірювання.
Пряма ZOZ '(рис. 4), що проходить через центр Про небесної сфери і збігається з напрямком нитки схилу в місці спостереження, називається прямовисною або вертикальною лінією.
Стрімка лінія перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках: в зеніті Z, над головою спостерігача, і в діаметрально протилежній точці - надирі Z '.
Велике коло небесної сфери (SWNE), площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії, називається математичним або істинним горизонтом. Математичний горизонт ділить поверхню небесної сфери на дві половини: видиму для спостерігача, з вершиною в зеніті Z, і невидиму, з вершиною в надирі Z '.
Мале коло небесної сфери (АМА), що проходить через світило М і площина якого паралельна площині математичного горизонту, називається альмукантарати світила.
Великий півколо небесної сфери ZMZ ', що проходить через зеніт, світило М і надир, називається колом висоти, вертикальним кругом, або просто вертікалом світила.
Мал. 5. Небесна сфера і екваторіальні системи координат.
Діаметр РР '(рис. 5) навколо якого відбувається обертання небесної сфери, називається віссю світу. Ось світу перетинається з поверхнею небесної сфери в двох точках: в північному полюсі світу Р і південному полюсі світу Р '. Північний полюс той, з боку якого обертання небесної сфери відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сферу ззовні. Велике коло небесної сфери QWQ'E, площина якого перпендикулярна до осі світу, називається небесним екватором. Небесний екватор ділить поверхню небесної сфери на дві півкулі: північну, з північним полюсом світу Р, і південне, з південним полюсом світу Р '.
Мале коло небесної сфери (bМb), площина якого паралельна площині небесного екватора, називається небесною або добової паралеллю світила М.
Великий півколо небесної сфери РМР ', що проходить через полюси світу і через світило М, називається вартовим довкруги або навкруги відмінювання світила.
Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом в двох точках: в точці сходу Е і в точці заходу W. Кола висот, що проходять через точки сходу і заходу, називаються першими вертикаль - східним і західним.
Велике коло небесної сфери PZQSP'Z'Q'N, площина якого проходить через прямовисну лінію і вісь світу, називається небесним меридіаном.
Небесний меридіан ділить поверхню небесної сфери на дві півкулі: східне, з точкою сходу Е, і західне, з точкою заходу W.
Площина небесного меридіана і площину математичного горизонту перетинаються по прямій лінії NOS, яка називається полуденної лінією.
Небесний меридіан перетинається з математичним горизонтом в двох точках: в точці півночі N і в точці півдня S. Точкою півночі називається та, яка ближче до північного полюса світу. Точка півдня - ближче до південного полюса світу.
Небесний меридіан перетинається з небесним екватором також в двох точках: у верхній точці екватора Q, яка ближче до зеніту, і в нижній точці екватора Q ', яка ближче до Надіра.
Дуга небесного меридіана PZQSP 'є його верхньою частиною, а дуга PNQ'Z'P' - нижньої.