黄道星座源于太阳周年视路径附近的划分，星座图案不一定对应真实紧密恒星群

天球是描述天体方向的假想球面。天球并不是实际包围地球的固体外壳。天顶表示观察者头顶正上方的天球方向。地平圈把可见天空与地平线以下部分分开。天极是地球自转轴延长线与天球的交点。黄道表示太阳在天球上的周年视运动路径。黄道与天赤道之间存在一定倾斜角度。

赤经与赤纬构成常用的赤道坐标体系。高度角描述天体方向高于地平面的角度。方位角表示天体在地平面内的方向。同一天体的地平坐标会随观测时间改变。岁差使地球自转轴方向发生长期变化。章动是在岁差基础上叠加的较小周期变化。北极星并非永远对应同一颗恒星。

能够看见哪些拱极星取决于观察者纬度。赤道地区可以观测到两个天球半部的大量区域。太阳日与恒星日的长度存在小幅差异。地球公转使相邻太阳中天之间稍长于恒星日。天体出没时刻受到赤纬与观测纬度影响。大气折射使靠近地平线的天体显得更高。太阳刚落下后的暮光来自大气散射太阳光。

天文暮光按太阳位于地平线下的角度划分。月光会增加夜空背景并影响暗弱天体观测。光污染降低从地面观察暗弱目标的能力。天区角距离表示两个方向之间的夹角。角距离很近不表示两颗天体实际距离很近。天体视直径取决于实际大小和观察距离。地月距离改变会使月球视直径略有变化。