Η ουράνια σφαίρα είναι μια φανταστική σφαίρα που περιβάλλει τη Γη. Οι αστρονόμοι προβάλλουν αστέρια, πλανήτες και γαλαξίες στην εσωτερική της επιφάνεια για να περιγράψουν τις θέσεις τους. Είναι μια βολική μυθοπλασία. Τα αστέρια δεν είναι στην πραγματικότητα στερεωμένα σε μια σφαίρα. Βρίσκονται σε εντελώς διαφορετικές αποστάσεις. Αλλά για τη χαρτογράφηση του ουρανού, το μοντέλο λειτουργεί.

Η σφαίρα έχει συντεταγμένες. Η απόκλιση είναι το ουράνιο ισοδύναμο του γεωγραφικού πλάτους, μετρούμενο σε μοίρες βόρεια ή νότια του ουράνιου ισημερινού. Η ορθή αναφορά είναι το ισοδύναμο του γεωγραφικού μήκους, μετρούμενο σε ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα ανατολικά από την εαρινή ισημερία. Μαζί δίνουν σε κάθε αντικείμενο μια μοναδική διεύθυνση στον ουρανό.

Η σφαίρα έχει επίσης σημεία αναφοράς. Οι ουράνιοι πόλοι βρίσκονται ακριβώς πάνω από τους πόλους της Γης. Ο ουράνιος ισημερινός είναι η προβολή του ισημερινού της Γης. Η εκλειπτική είναι η τροχιά που φαίνεται να διαγράφει ο Ήλιος σε ένα έτος, η οποία είναι επίσης το επίπεδο της τροχιάς της Γης. Οι ζωδιακοί αστερισμοί βρίσκονται κατά μήκος της εκλειπτικής.

Η ουράνια σφαίρα είναι ένας χάρτης, όχι ένα φυσικό αντικείμενο. Είναι ένα εργαλείο που έχει υπηρετήσει τους αστρονόμους εδώ και χιλιετίες και εξακολουθεί να οργανώνει τον τρόπο με τον οποίο περιγράφουμε τον ουρανό.