星星每天都在動，天文學家靠什麼記住他們呢？

人們為了研究天體的位置和運動，引進了一個假想圓球，叫做天球。

天空中所有的物體都想像成是在天球上，圍繞天球中心運動。

根據所選取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等，平時我們在地球上觀測，主要用的是地心天球。

地球表面和天球相當於兩個同心球體，相比天體和觀察者間的距離，觀測者隨地球自轉相對於上文中幾乎做慣性運動的天體移動的距離是小量，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠，仿佛散布在以觀測者為中心的一個圓球的球面上。

地球具有自轉，我們假定相對於地球不動的概念，天球上的物體就是每24小時圍繞著天極旋轉的。

這就是晝夜運動，太陽、行星、衛星等等都是東升西落,這稱為天球的周日視運動.因為地球有公轉的緣故，一顆恆星總是比它前一天提前約4分鐘升起。

太陽在天球上每天移動約1度，一年則移動一周，這稱之為太陽周年視運動，太陽中心在天球上視運動的軌跡則是黃道。

星軌圖，將相機位置固定，經過長時間曝光即可得到星軌圖。

從中能明顯看到天球的周日視運動，星軌的圓心就是天極。

天球可被它的赤道（即天赤道）分成北天半球和南天半球兩部分。

對應著有北回歸線、南回歸線、南極、北極。

因為地球是自西向東旋轉，所以我們就把天球看成是自東向西旋轉。

為了準確形容天上星體的位置，天文學家制訂了一套坐標系統來標示星體在天球上的位置。

這套坐標系統和地球上慣用的經緯度坐標十分相似。

這套坐標系統把天球分為赤緯及赤經。

赤緯的算法是從天球赤道開始至兩極止，天球赤道是0度，向北至天球北極是+90 度， 向南至天球南極是-90 度。

赤經的算法較特別，和地球經度（由-180度至+180度）的算法不同，赤經是在天球赤道自西向東由0小時至24 小時，就是把一周360度平均分成24份，可以知道其中的1小時就等於15度。

和時間一樣，赤經的每小時可分為60分，每分可再細分為60秒。

另外，這裡的分秒是指時分時秒，和傳統意義上的角分角秒不同，1時分=15角分，1時秒=15角秒。

赤經計算的起點為春分點，春分點是太陽在每年的春分（3月21日前後）所處的位置。

像轉動中的陀螺一樣，地球的自轉軸在太空中其實並不固定，而是以26000年的周期在轉動，這個運動稱為歲差，所以，春分點和天球北極的位置亦會非常緩慢地移動。

所以，當我們使用天球坐標來標示天體的位置時，應該同時指出是哪一年的坐標，例如公元2000.0年。

有一顆2等星非常接近天球北極，所以看來似乎永遠靜止不動，其它的星就好像繞著他旋轉。

我們稱這顆星為北極星。

因為北極星看來永遠靜止不動停留在正北方及不會下山，所以我們像居住在北半球的人便可以利用北極星來辨別方向。

可惜的是，天球南極附近沒有光星，所以沒有「南」極星為南半球居民引路。

初學天文觀測的小夥伴們，使用赤道儀時，可以利用北極星來近似對準極軸。

北極星相對於地面的高度取決於觀測者所在地的緯度，例如在北京，北極星會在正北，離地面40 度；在北極，北極星會在頭頂（天頂）；在赤道的地方，北極星剛好躺在水平線上；而在南半球，北極星是永遠不會升出地平在線，所以在南半球是永遠看不到北極星。

同樣道理，有些星永遠不會東升。

居住在北半球的人永遠看不到接近南天極的星，而居住在南半球的人同樣也看不到接近北天極的星。