天空中的星鬥密密麻麻，數也數不清，怎麼去辨認它們呢?人們用想象的線條，把天空劃分成許多區域，並給它們相應的名稱，例如我國古代所命名的“二十八宿”、“北鬥”等。在西歐，劃分出的星空區域則叫做“星座”。國際上統一把整個天空劃分為88個星座，其中有48個星座是古希臘天文學家認定的，這些星座大多以古希臘神話故事中的人物、動物命名，如大熊座、仙後座、獅子座、天蠍座、牧夫座、天琴座等。近代劃分的星座是以科學的係統劃分的，許多星座采用天文學或其他科學儀器的名稱命名，如六分儀座、八分儀座、望遠鏡座、時鍾座、雕具座、顯微鏡座等。
這些星座，猶如地球上大大小小的許多國家。每個星座中都有許多星星，恰似一個國家中眾多的城市和村鎮。它為我們辨認繁星密布的星空，提供了極大的方便。
辨認星座時，應根據星圖和說明，先找到星座中最亮的幾顆恒星(一般按亮度依次用希臘字母α、β、γ……來表示)，然後再根據星圖中各星的相對位置來認識整個星座。但是，在認識白羊、金牛、雙魚、雙子、巨蟹、獅子、室女、天秤、天蠍、人馬、摩羯、寶瓶這12個位於黃道上的星座時，有時可能看到在星圖上找不到的個別亮星，那多半是太陽係中的行星。肉眼可以看到的行星隻有5顆，它們是：水星、金星、火星、木星和土星。
不論何時何地，我們都會感到頭頂上的天空好像是個巨大的半球，罩著我們周圍一望無際的大地，我們自己就處在這個半球的中心。隨著科學技術的發展，我們已經知道空間是無限的，根本沒有什麼大球蓋在我們的頭頂上。我們這裏所說的天球，是人們為了研究天體的位置和運動，而假想的一個以觀測者為中心的，半徑為我們可探測到的最遠距離的圓球。由於天體和觀察者間的距離與觀察者隨地球在空間移動的距離相比要大得多，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠，仿佛是散布在以觀測者為中心的這個假想圓球的球麵上。實際上我們看到的是天體在這個巨大的圓球的球麵上的投影位置，這個圓球就是天球。
觀測者能直接辨別的隻是天體的方向。在球麵上處理點和弧段的關係，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多。在天文學的一些應用中，都用天體投影在天球上的點和點之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關係。天球的半徑是任意選定的，可以認為是數學上的無窮大。為了定量地表示和研究天體投影在天球上的位置和運動，需要在天球上建立參考坐標係，並主要應用球麵三角學計算點位的關係。
天球儀就是一種用於航海、天文數學和普及天文知識的天球模型。人們可以利用它表述天體的各種坐標、天體的視運動以及求解一些實用天文問題。