天球是指一个与地球同球心，并有相同自转轴，半径无限大的假想球体。天空中所有的物体都可以当成投影在天球上的物件。地球的赤道和地理极点投射到天球上，就是天球赤道和天极。
根据研究任务，天球的中心可以选择为观测者、地心、日心等，相应地就被分为地心天球和日心天球等。地心天球即地球上的观测者所构想的天球，由于在较大尺度的 宇宙 空间中可以忽略观测者（地面）与地心的距离，所以地心天球的中心为地心，仅在必要的时候才进行必要的修正。地心天球主要用以表示 太阳系 以外的天体视位置和视运动。日心天球以日心为天球中心，即假设观察者处于日心位置。日心天球主要用于表示太阳系内 天体 的视位置和视运动。
基本介绍
天球，是研究天体的位置和运动，而引进的一个假想圆球。根据所选取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等，各个天体同地球上的观测者的距离都不相同。
相比天体和观察者间的距离，观测者随 地球 相对于上文中几乎做 惯性 运动的天体移动的距离是小量，所以看上去天体似乎都离我们一样远，仿佛散布在以观测者为中心的一个圆球的球面上。实际上我们看到的是天体在这个巨大的圆球的球面上的投影位置，这个圆球就称为天球。
观测者所能直接辨别的只是 天体 的方向。在球面上处理点和弧段的关系，比在空间处理视线方向间的角度要简便得多。在天文学的一些应用中,都用天体投影在天球上的点和点之间的大圆弧段来表示它们之间的位置关系。
天球的半径是任意选定的，可以当作数学上的无穷大。为了定量地表示和研究天体投影在天球上的位置和运动,需要在天球上建立参考坐标系，并主要应用 球面三角学 计算点位的关系。它假定各天体在天球表面上的投影就是天体在 宇宙 空间中的位置。
相对于 地球 不动的概念，天球上的物体也是每24小时围绕着天极旋转的。这就是昼夜运动， 太阳 、 行星 、 卫星 等等都是东升西落。这称为天球的周日视运动。因为地球有 公转 的缘故，一颗 恒星 总是比它前一天提前约4分钟升起。
天球可被它的 赤道 （即 天赤道 ）分成北天半球和南天半球两部分。对应着有 北回归线 、 南回归线 与南极、 北极 。因为地球是自西向东旋转，所以天球上的物体都是相对天球自东向西旋转。
可以构建一个天球坐标系统来量化天空物体的朝向。而因为有天球的概念后，天文学家以此开始创立不同坐标系如 黄道 坐标系和 银道坐标系 。但要注意的是， 天球仪 是在天球外看天球， 天文现象 厅或模拟星象是在天球内看天球。
许多古代科学家都相信天上的星星是与 地球 等距离的，这个球就是 宇宙 的真正的模型。尽管这是不正确的，但它仍不失为一种很好的抽象系统。
天空中的一切都不是仅凭我们的肉眼就能够判断出距离的。正因为此，我们仅能通过它们的朝向来确定其在天空中的位置。于是，天球就成了一个很有用的天文定位的工具了。
天文观测
根据观测位置的不同，就具有不同的天球中心。严格来说，不同的观测者就有不同的天球中心。在地面上观测时，观测者的眼睛就是天球中心，这样建立起来的天球叫做地面天球。
如果从地心观测，则叫做地心天球。把地轴无限延长，就是假想的天轴， 地球 北极 指的一点是北天极，地球 南极 指的一点就是南天极。通过地球中心和天轴垂直的平面叫做 天赤道 面，天赤道面和天球的会合处就是天赤道。
太阳 在天球上每天移动约1度，一年则移动一周，这称之为太阳周年视运动，太阳中心在天球上视运动的轨迹则是 黄道 。
天文学应用
星体在天上每日旋转一圈，这运动称为周日运动。把地球自转轴延伸到天球上的位置，就是天球的北极和南极。把 地球 的 赤道 伸延到天球上的位置，就是天球赤道了。
有一颗2等星非常接近天球 北极 ，所以看来似乎永远静止不动，其它的星就好像绕着它旋转。我们称这颗星为 北极星 。因为北极星看来永远静止不动停留在正北方及不会下山，所以我们像居住在 北半球 的人便可以利用北极星来辨别方向。可惜的是，天球 南极 附近没有光星，所以没有「南」 极星 为 南半球 居民引路。
北极星相对于地面的高度取决于观测者所在地的 纬度 。例如在北京，北极星会在正北，离地面40度；在北极， 北极星 会在头顶（ 天顶 ）；在 赤道 的地方， 北极星 刚好躺在水平线上；而在南半球，北极星是永远不会升出 地平线 ，所以在南半球是永远看不到北极星。同样道理，有些星永远不会东升。居住在北半球的人永远看不到接近南天极的星，而居住在南半球的人同样也看不到接近北天极的星。
广袤无垠的天空，看起来像一个庞大的 圆球 ，全部 日月星辰 好像都分布在这个球面上。 天文学 上就将以 地球 为中心，以无限大为半径，内表面分布着各种各样 天体 的球面称为天球。
以地球球心为中心，且具有很大半径的假想圆球。想象中，所有天体都附着在天球上。
天球是研究天体的位置和运动而引进的一个半径为任意的假想圆球。根据所选取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等，各个天体同地球上的观测者的距离都不相同。
进一步说:
我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好像镶嵌在一个圆形天幕上的宝石。
实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的 圆球 球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球，它的半径是无限大。而 地球 就悬挂在这个天球中央。
星星在天空 中国移动通信集团 的方向并不是杂乱无章的，而且 星座 的形状并不会改变。星星从东方的 地平线 爬上来，爬到最高点（中天），然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。相信大家都明白，地球并不是 宇宙 的中心，星体并不会绕着地球转。
星体在天空中绕着地球旋转，是因为 地球自转 而产生的 错觉 ，天球本身是不会移动的。我们身在 地球 中，并不会感觉自己在转动的，就好像我们乘坐火车时看见窗外的景物向后移动，而并不感觉到自己在移动中。
地球上的距离，有角距离和线距离。但在天球上，只有角距离而没有线距离，因为天球的大小是任意的。至于两个 天体 间的实际距离，例如， 牛郎星 和 织女一 相距16.4光年，那是指空间的直线距离。天球上的任何一点，都只代表一个空间方向；任何两点间的 弧长 ，实际上就是两个方向间的夹角。例如，牛郎星和织女星的角距离为35°
坐标系统
为了准确形容天上星体的位置，天文学家制订了一套坐标系统来标示星体在天球上的位置。这套坐标系统和地球上惯用的经纬度坐标十分相似。
这套坐标系统把天球分为 赤纬 及 赤经 。赤纬的算法是从天球赤道开始至两极止，天球赤道是0度，向北至天球 北极 是+90度，向南至天球 南极 是-90度。赤经的算法较特别，和 地球 经度（由-180度至+180度）的算法不同，赤经是在天球 赤道 自西向东由0小时至24小时，就是把一周360度平均分成24份，可以知道其中的1小时就等于15度。和时间一样，赤经的每小时可分为60分，每分可再细分为60秒。另外，这里的分秒是指时分时秒，和传统意义上的角分角秒不同，1时分=15角分，1时秒=15角秒。 赤经 计算的起点为 春分 点，春分点是 太阳 在每年的春分（3月21日前后）所处的位置。
像转动中的 陀螺 一样， 地球 的自转轴在太空中其实并不固定，而是以26000年的周期在转动，这个运动称为 岁差 ，所以，春分点和天球 北极 的位置亦会非常缓慢地移动。所以，当我们使用天球坐标来标示 天体 的位置时，应该同时指出是哪一年的坐标，例如公元2000.0年。
天球被 赤道 的投影分为两个空间，分别为南天球和北天球。同样的，我们也可以在天球上找到 北回归线 、 南回归线 、天北极和天 南极 ，可以量化天球上各种物体的方向，建构出各种的天球坐标系统。
因为 地球 是自西向东旋转，所以我们就把天球看成是自东向西旋转。
太阳 在天球上每天移动约1度，一年则移动一周（360度），这称之为太阳周年视运动，太阳中心在天球上视运动的轨迹则是 黄道 。