W nawigacji czy geografii położenie jakiegoś miejsca na Ziemi określa się przez podanie jego długości i szerokości geograficznej z zaznaczeniem odpowiedniej półkuli; np. 15° długości wschodniej, 50° szerokości północnej. We wszelkich rachunkach szerokość geograficzną na północ od równika opatrujemy znakiem dodatnim, na południe - ujemnym. Podobnie, długość geograficzną bierzemy dodatnią na wschód od południka zerowego w Greenwich, a ujemną w przeciwną stronę. Trzeba jednak pamiętać, że w przeszłości (i to zupełnie niedawnej) znak długości geograficznej był stosowany różnie w różnych krajach i zastosowaniach.

       Płaszczyznę prostopadłą do kierunku pionu w miejscu obserwatora nazywa się płaszczyzną horyzontu. Przecina ona sferą niebieską wzdłuż koła wielkiego zwanegohoryzontem. Sferę niebieską przecina także płaszczyzna południka miejscowego tworząc miejscowy południk astronomiczny. Południk ten (rys. 2) przechodzi przez zenit i bieguny nieba. Bieguny są to punkty przebicia sfery niebieskiej przez oś obrotu Ziemi, z których jeden (w naszym przypadku północny) znajduje się nad horyzontem; na równiku oba bieguny leżą na horyzoncie.

        Miejsca przecięcia się południka z horyzontem nazywa się punktami północy (ten bliższy północnego bieguna nieba) i południa (z przeciwnej strony horyzontu). Na kierunku prostopadłym do kierunku punktów północy i południa leżą punkty wschodu i zachodu. Jeśli stoimy twarzą zwróceni w kierunku punktu północy, punkt zachodu znajduje się wówczas po naszej lewej stronie.

        Istnieje prosty związek pomiędzy szerokością geograficzną miejsca obserwacji a wysokością bieguna nad horyzontem: są one równe sobie.

        Dobowa rotacja Ziemi objawia się pozornym obrotem sfery niebieskiej w ciągu doby ze wschodu na zachód. Gwiazdy i inne obiekty na niebie zmieniają swoje położenie zarówno w stosunku do horyzontu jak i do południka astronomicznego. W związku z tym, w celu określenia położenia ciał na niebie, definiuje się układ odniesienia na sferze niebieskiej podobny do współrzędnych geograficznych.

        Wiązka płaszczyzn określonych osią świata przecina sferę niebieską wzdłuż kół wielkich, które są odpowiednikami okręgów wyznaczających na Ziemi południki. Bieguny dzielą te okręgi na dwa półokręgi, które nazywamy kołami deklinacyjnymi. Głównym kołem deklinacyjnym (odpowiednikiem południka zerowego na Ziemi) jest koło deklinacyjne przechodzące przez punkt przecięcia równika niebieskiego z ekliptyką (pozorną drogą Słońca w ciągu roku), w którym znajduje się Słońce na początku wiosny astronomicznej, a więc w momencie równonocy wiosennej. Punkt ten nazywamy punktem Barana. Koło deklinacyjne przechodzące przez punkt Barana nazywa się niekiedy kolurem równonocy wiosennej.

        Odpowiednikiem szerokości geograficznej jest deklinacja d [delta]. Jest to kąt zawarty pomiędzy linią łączącą środek sfery niebieskiej z gwiazdą a płaszczyzną równika niebieskiego. Deklinacja jest mierzona w stopniach. Na północ od równika jest ona dodatnia, na południe - ujemna.

        Płaszczyzna równika ziemskiego przecina sferę niebieską wzdłuż koła wielkiego nazywanego równikiem niebieskim (oś ziemska jest prostopadła do tej płaszczyzny i jest tożsama z osią świata przebijającą sferę niebieską w biegunach nieba). Płaszczyzny równoległe do płaszczyzny równika przecinają sferę niebieską wzdłuż kół odpowiadających równoleżnikom na Ziemi. Są to koła małe.

        Odpowiednikiem długości geograficznej jest rektascensja a [alfa]. Jest to kąt dwuścienny pomiędzy płaszczyznami kół deklinacyjnych przechodzących przez punkt Barana oraz przez gwiazdę. Rektascensja jest dodatnia w kierunku pozornego ruchu Słońca, tj. u nas — na północy - w lewo od punktu Barana; na półkuli południowej - w prawo. Wyrażamy ją w jednostkach czasowych (w godzinach, minutach, sekundach i ich ułamkach dziesiętnych). Jedna godzina równa się 15 stopniom (w ciągu godziny sfera niebieska obraca się o 15°).

        Z dziennym ruchem sfery niebieskiej porusza się również równik wraz z punktem Barana. Dlatego rektascensja i deklinacja nie ulegają zmianie. Dochodzi jednakże do powolnych zmian tych współrzędnych wskutek zjawiska precesji osi świata. Ruch osi ziemskiej po powierzchni stożka powoduje, że równik przesuwa się względem ekliptyki tak, że punkt Barana obiega ją w ciągu 26000 lat (tzw. rok platoński). Mapy atlasów są sporządzane dla położenia punktu równonocy wiosennej w momencie południa i stycznia różnych lat np.2000 roku.