天体の位置や動きをあらわすモデルの、見かけ上の球形の天井を天球という。日本の位置から見た北は北極点の方向である。太陽などの天体が天の子午線を通過することを南中という。太陽の高度が最も高くなるのは南中するときで、このときの高度が南中高度である。地球の自転による天体の見かけの動きを日周運動という。太陽は、東からのぼって南を通り、西に沈む。北の空の星は北極星を中心に反時計回りに回転して見える。東の空の星は右ななめ上に移動し、西の空の星は右ななめ下に移動してみえる。星座の中の太陽の通り道を黄道という。地球の公転による星座の星の１年間の見かけの動きを年周運動という。日の出日の入りの位置は、夏至のときが最も北寄りになる。太陽が真東からのぼり真西に沈むのは春分と秋分である。冬至のとき、太陽の南中高度が最も低く、昼の長さが短い。太陽の南中高度や昼の長さの変化は地球の地軸が公転面に垂直ではなく、23.4°傾いたまま公転しているからである。北緯３７°の地点で、春分の日の南中高度は53°である。北緯37°の地点で、夏至の日の南中高度は76.4°である。