同一星座中的恒星可能相距非常遥远，地平圈把可见天空与地平线以下部分分开，北极星并非永远对应同一颗恒星

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。

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。

行星冲日时通常位于与太阳相反的方向。内行星不会像外行星那样发生通常意义的冲日。大距描述内行星与太阳角距离较大的位置。行星逆行是相对轨道运动造成的视位置变化。逆行不意味着行星突然反向绕太阳公转。合日表示天体与太阳在天空方向上较接近。掩星是较近天体遮住背景天体的视现象。天文坐标帮助不同观测者准确指向相同目标。

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。