Sfera niebieska to wyimaginowana sfera otaczająca Ziemię. Astronomowie rzutują gwiazdy, planety i galaktyki na jej wewnętrzną powierzchnię, aby określić ich położenie. To wygodna fikcja. Gwiazdy w rzeczywistości nie są przymocowane do sfery. Znajdują się w bardzo różnych odległościach. Jednak w przypadku mapowania nieba model ten działa.

Sfera ma współrzędne. Deklinacja to niebiański odpowiednik szerokości geograficznej, mierzony w stopniach na północ lub południe od równika niebieskiego. Rektascensja to odpowiednik długości geograficznej, mierzony w godzinach, minutach i sekundach na wschód od równonocy wiosennej. Razem nadają one każdemu obiektowi unikalny adres na niebie.

Sfera ma również punkty odniesienia. Bieguny niebieskie znajdują się bezpośrednio nad biegunami Ziemi. Równik niebieski jest rzutem równika Ziemi. Ekliptyka to ścieżka, którą Słońce zdaje się pokonywać w ciągu roku, będąca jednocześnie płaszczyzną orbity Ziemi. Gwiazdozbiory zodiaku leżą wzdłuż ekliptyki.

Sfera niebieska to mapa, a nie obiekt fizyczny. To narzędzie, które służyło astronomom przez tysiąclecia i wciąż porządkuje sposób, w jaki opisujemy niebo.