La sfera celeste è una grande sfera che ruota su se stessa, al cui centro sta la Terra immobile, e sulla cui superficie stanno le stelle e tutti i corpi celesti. È il sistema di rappresentazione del cielo usato nell'astronomia tolemaica e in tutta l'astrologia classica. La sfera celeste non ha grandezza: i corpi celesti infatti appaiono all'occhio umano tutti alla medesima distanza e la loro posizione è determinata in base a sistemi di coordinate che possono essere misurate indipendentemente dalle distanze reali ed esprimono tutto quanto è oggetto delle osservazioni.

  Tale rappresentazione non corrisponde alla realtà poiché sappiamo che il moto di rotazione appartiene alla Terra e non al cielo e che le stelle sono a distanze molto diverse tra loro; tuttavia l'immagine della sfera celeste è perfettamente sufficiente a spiegare tutti i fenomeni astronomici percepibili dall'occhio umano. Che gli astri sorgano e tramontino perché trascinati dalla volta celeste oppure per la rotazione della Terra su se stessa è assolutamente indifferente: il fenomeno visuale rimane il medesimo; così come è indifferente che le stelle distino poco o molto dalla Terra quando la Luna le occulta, poiché conta solo la distanza angolare. Tutti questi fenomeni visuali rimangono i medesimi e sono completamente rappresentabili con il modello della sfera celeste utilizzato dagli antichi astronomi ed ancora oggi usato nell'astronomia di posizione. L'asse di rotazione, o asse del mondo è la retta attorno alla quale ruota la sfera celeste. L'asse di rotazione, come vedremo più avanti, non è perfettamente immobile su se stesso. I poli celesti sono i due punti in cui l'asse di rotazione interseca la sfera celeste: il polo Nord celeste è la proiezione del polo Nord terrestre e il polo Sud celeste è la proiezione del polo Sud terrestre.

  Circoli massimi della sfera celeste sono detti quei circoli che hanno per centro il centro della sfera celeste. La loro ampiezza è pari all'ampiezza della sfera. L'equatore celeste è il circolo massimo della sfera che contiene tutti i punti equidistanti dai poli; corrisponde alla proiezione dell'equatore terrestre sulla sfera celeste. Il suo nome deriva dal fatto che all'equatore terrestre la durata del giorno è sempre uguale (aequus) a quella della notte. L'equatore celeste divide la sfera in due metà: l'emisfero celeste Nord che contiene il polo Nord celeste, l'emisfero celeste Sud che contiene il polo Sud celeste. L'eclittica è il circolo massimo della sfera celeste, inclinato mediamente di 23°27' rispetto all'equatore, che rappresenta la proiezione sulla sfera del piano orbitale della Terra attorno al Sole. In un anno il Sole sembra muoversi lungo l'eclittica percorrendola tutta in poco più di 365 giorni. Questo periodo di tempo, sul quale torneremo nelle prossime lezioni, prende il nome di anno tropico, dal greco tropê, mutamento, poiché il Sole ai solstizi e agli equinozi genera il mutamento della stagione.

  Il nome "eclittica" viene dal fatto che lungo questo circolo avvengono le eclissi di Sole e di Luna. L'obliquità dell'eclittica rispetto all'equatore è pari mediamente a 23°27' ed il suo valore cambia molto lentamente nel corso dei secoli. I poli dell'eclittica sono i due punti della sfera rispetto a quali ogni punto dell'eclittica è equidistante; il polo Nord dell'eclittica è il più vicino al polo Nord celeste, il polo Sud dell'eclittica è il più vicino al polo Sud celeste. Gli equinozi sono i due punti in cui l'eclittica interseca l'equatore. Quando il Sole passa per questi punti la durata del giorno è uguale a quella della notte: il 21 di marzo circa il Sole si trova all'equinozio di primavera e segna l'inizio della primavera astronomica; l'equinozio di primavera si chiama anche punto gamma () o punto vernale; il 23 di settembre circa il Sole si trova all'equinozio di autunno e segna l'inizio dell'autunno astronomico. I solstizi sono i due punti in cui l'eclittica raggiunge la maggiore distanza rispetto all'equatore. Il 21 di giugno circa il Sole si trova al solstizio d'estate, raggiunge il punto più alto sull'equatore, è nel punto più vicino al polo Nord celeste e il giorno ha la sua durata massima rispetto alla notte: è l'inizio dell'estate astronomica; il 21 di dicembre circa il Sole si trova al solstizio d'inverno, è nel punto più vicino al polo Sud celeste e raggiunge il punto più basso rispetto all'equatore e il giorno ha la sua durata minima: è l'inizio dell'inverno astronomico.

Nell'emisfero Sud della Terra il ciclo stagionale è inverso rispetto all'emisfero Nord: il 21 di giugno il Sole è nel punto più lontano dal polo Sud celeste e segna l'inizio dell'inverno astronomico; il 23 di settembre il Sole è sull'equatore e si avvicina al polo Sud celeste: inizia la primavera; il 21 dicembre il Sole raggiunge il punto più vicino al polo Sud e inizia l'estate; il 21 di marzo segna l'inizio dell'autunno poiché il Sole è nel punto gamma ed inizia ad avvicinarsi al polo Nord celeste.Tutte le differenze tra emisfero Sud ed emisfero Nord saranno trattate separatamente, come in questa zona.

Il circolo di declinazione che passa per i due equinozi è il coluro equinoziale mentre quello che passa per i due solstizi è il coluro solstiziale.

Il tropico del Cancro è il parallelo di declinazione che passa per il solstizio estivo, mentre il tropico del Capricorno è quello che passa per il solstizio invernale. Si chiamano "tropici" dal greco tropê, mutamento, ritorno, poiché il Sole ai solstizi inverte il suo moto e torna ad avvicinarsi all'equatore.

Il circolo polare artico è il parallelo di declinazione che passa per il polo Nord dell'eclittica; il circolo polare antartico è quello che passa per il polo Sud dell'eclittica. Entrambi i circoli polari distano dunque 23°27' dai rispettivi poli celesti.