Небесна сфера — це уявна сфера величезного радіуса з центром у центрі Землі. Всі об’єкти, які ми бачимо на небі можна вважати такими, що лежать на поверхні цієї сфери.

Звичайно, ми добре знаємо, що небесні об’єкти зовсім не знаходяться на якійсь сфері з центром у центрі Землі, чому ж нам потрібне таке припущення? Всі об’єкти, які ми бачимо на небі, знаходяться від нас дуже далеко, відстань до них неможливо виміряти простим поглядом на них. Оскільки відстань до них невідома, нам слід знати лише напрям на об’єкт, щоб точно визначити його розташування на небі. З такої точки зору, небесна сфера є дуже зручною моделлю для відображення неба.

Напрямки на різноманітні небесні об’єкти можна перевести у числовий вираз за допомогою побудови Небесної системи координат.