天空中的星斗密密麻麻，数也数不清，怎么去辨认它们呢？人们用想象的线条，把天空划分成许多区域，并给它们相应的名称，例如我国古代所命名的“二十八宿”、“北斗”等。在西欧，划分出的星空区域则叫做“星座”。国际上统一把整个天空划分为88个星座，其中有48个星座是古希腊天文学家认定的，这些星座大多以古希腊神话故事中的人物、动物命名，如大熊座、仙后座、狮子座、天蝎座、牧夫座、天琴座等。近代划分的星座是以科学的系统划分的，许多星座采用天文学或其他科学仪器的名称命名，如六分仪座、八分仪座、望远镜座、时钟座、雕具座、显微镜座等。
这些星座，犹如地球上大大小小的许多国家。每个星座中都有许多星星，恰似一个国家中众多的城市和村镇。它为我们辨认繁星密布的星空，提供了极大的方便。
辨认星座时，应根据星图和说明，先找到星座中最亮的几颗恒星（一般按亮度依次用希腊字母α、β、γ……来表示），然后再根据星图中各星的相对位置来认识整个星座。但是，在认识白羊、金牛、双鱼、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤、天蝎、人马、摩羯、宝瓶这12个位于黄道上的星座时，有时可能看到在星图上找不到的个别亮星，那多半是太阳系中的行星。肉眼可以看到的行星只有5颗，它们是：水星、金星、火星、木星和土星。
不论何时何地，我们都会感到头顶上的天空好像是个巨大的半球，罩着我们周围一望无际的大地，我们自己就处在这个半球的中心。随着科学技术的发展，我们已经知道空间是无限的，根本没有什么大球盖在我们的头顶上。我们这里所说的天球，是人们为了研究天体的位置和运动，而假想的一个以观测者为中心的，半径为我们可探测到的最远距离的圆球。由于天体和观察者间的距离与观察者随地球在空间移动的距离相比要大得多，所以看上去天体似乎都离我们一样远，仿佛是散布在以观测者为中心的这个假想圆球的球面上。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，这个圆球就是天球。
观测者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，可以认为是数学上的无穷大。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。
天球仪就是一种用于航海、天文数学和普及天文知识的天球模型。人们可以利用它表述天体的各种坐标、天体的视运动以及求解一些实用天文问题。