1. 天球赤道是什麼
我們站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都離我們一樣遠。星星就好像鑲嵌在一個圓形天幕上的寶石。
實際星星和我們的距離有遠有近，我們看到的是它們在這個巨大的圓球球面上的投影，這個假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個天球中央。
星星在天空中移動的方向並不是雜亂無章的，而且星座的形狀並不會改變。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點（中天），然後往西方沉下去。看起來就像整個天球圍繞著地球旋轉一樣。相信大家都明白，地球並不是宇宙的中心，星體並不會繞著地球轉。星體在天空中繞著我們旋轉，是因為地球自轉而產生的錯覺，天球本身是不會移動的。我們身在地球中，並不會感覺自己在轉動的，就好像我們乘坐火車時看見窗外的景物向後移動，而並不感覺到自己在移動中。
周日運動
星星在天上每日旋轉一圈，這運動稱為周日運動。把地球自轉軸延伸到天球上的位置，就是天球的北極和南極。把地球的赤道伸延到天球上的位置，就是天球赤道了。
有一顆2等星非常接近天球北極，所以看來似乎永遠靜止不動，其它的星就好像繞著他旋轉。我們稱這顆星為北極星。因為北極星看來永遠靜止不動停留在正北方及不會下山，所以我們像居住在北半球的人便可以利用北極星來辨別方向。可惜的是，天球南極附近沒有光星，所以沒有「南」極星為南半球居民引路。
北極星相對於地面的高度取決於觀測者所在地的緯度，例如在北京，北極星會在正北，離地面40 度；在北極，北極星會在頭頂（天頂）；在赤道的地方，北極星剛好躺在水平線上；而在南半球，北極星是永遠不會升出地平在線，所以在南半球是永遠看不到北極星。
同樣道理，有些星永遠不會東升。居住在北半球的人永遠看不到接近南天極的星，而居住在南半球的人同樣也看不到接近北天極的星。
以上三幅模擬圖例顯示在北半球可以見到的恆星運動，第一幅指向天球北極方向（你會發現其實北極星並不是完全固定不動的) ，第二及第三幅分別指向南方及東方。
天球上的坐標系統
為了准確形容天上星體的位置，天文學家制訂了一套坐標系統來標示星體在天球上的位置。 這套坐標系統和地球上慣用的經緯度坐標十分相似。
這套坐標系統把天球分為赤緯及赤經。赤緯的演算法是從天球赤道開始至兩極止，天球赤道是0度，向北至天球北極是+90 度， 向南至天球南極是 -90 度。赤經的演算法較特別，和地球經度（由-180度至+180度）的演算法不同， 赤經是在天球赤道自西向東由0小時至24 小時。和時間一樣，赤經的每小時可分為60分，每分可再細分為60秒（註：赤經的分秒並不等如角度用的角分角秒） 。赤經計算的起點為春分點，春分點是天球赤道和黃道的兩個相交點其中一個（另一個是秋分點）。
像轉動中的陀螺一樣，地球的自轉軸在太空中其實並不固定，而是以26000年的周期在轉動，這個運動稱為歲差，所以，春分點和天球北極的位置亦會非常緩慢地移動。所以，當我們使用天球坐標來標示天體的位置時，應該同時指出是哪一年的坐標，例如公元2000.0年。