Небесною сферою називають сферу будь-якого радіуса з центром у довільній точці простору. За її центр, залежно від постановки задачі, приймають око спостерігача, центр інструмента, центр Землі тощо.

Прямовисна лінія перетинає поверхню небесної сфери у двох точках: у верхній Z – зеніті – і в нижній Z' – надирі…. Найважливішими великими колами на небесній сфері є:

• математичний горизонт;
• небесний екватор;
• екліптика;
• небесний меридіан.

Полуденна лінія та небесний меридіан перетинають математичний горизонт у двох точках: точці півночі та точці півдня. Точкою півночі називається та, яка ближча до північного полюса світу.