De hemelsfeer is een denkbeeldige bol die de aarde omringt. Sterrenkundigen projecteren sterren, planeten en sterrenstelsels op het binnenoppervlak om hun posities te beschrijven. Het is een handige fictie. De sterren bevinden zich in werkelijkheid niet vast op een bol. Ze staan ​​op zeer uiteenlopende afstanden. Maar voor het in kaart brengen van de hemel werkt het model prima.

De hemelbol heeft coördinaten. Declinatie is het hemelse equivalent van breedtegraad, gemeten in graden ten noorden of ten zuiden van de hemelevenaar. Rechte klimming is het equivalent van lengtegraad, gemeten in uren, minuten en seconden oostwaarts vanaf de lente-equinox. Samen geven ze elk object een uniek adres aan de hemel.

De bol heeft ook referentiepunten. De hemelpolen bevinden zich recht boven de aardpolen. De hemelevenaar is de projectie van de aardevenaar. De ecliptica is het pad dat de zon in een jaar lijkt af te leggen, en is tevens het vlak van de aardbaan. De dierenriemconstellaties liggen langs de ecliptica.

De hemelsfeer is een kaart, geen fysiek object. Het is een instrument dat astronomen al millennia lang gebruikt en dat nog steeds bepalend is voor hoe we de hemel beschrijven.