Nebeska sfera je imaginarna struktura koja se često koristi u astronomiji i navigaciji da bi pomogla u konceptualizaciji relativnog položaja nebeskih tijela u odnosu na promatrača na Zemlji. Najlakše se može zamisliti kao sfera koja je veća od Zemlje, iako nije potrebna posebna veličina, koja je koncentrična samoj Zemlji. Unutar ove sfere mogu se projicirati različiti nebeski objekti koji se mogu promatrati sa Zemlje, kao što su drugi planeti i zvijezde. Nebeska sfera je, dakle, zamišljena sfera na koju su postavljeni različiti nebeski objekti kako bi se promatraču na Zemlji lakše raspravljalo o njihovom relativnom položaju, a ne o njihovom stvarnom položaju u svemiru.
Dok su neki nekoć možda smatrali da je nebeska sfera stvarni objekt, koji se često koristio za objašnjenje smještaja objekata na vidljivom nebu, sada se smatra čisto ljudskom konstrukcijom. Njegova upotreba u znanstvenim područjima, kao što je astronomija, i dalje je prisutna zbog svoje jednostavnosti, iako je studentima astronomije važno prepoznati da takva sfera uistinu ne postoji. Pojam “nebeska sfera” također se može koristiti za označavanje fizičkog modela koji predstavlja relativni položaj nebeskih tijela unutar ili izvan globusa.
Jedan od najlakših načina da se zamisli nebeska sfera je da osoba vizualizira Zemlju kao cjelinu. Od sjevernog i južnog pola, linije se mogu proširiti prema van kako bi se stvorili novi sjeverni i južni pol na unutarnjoj strani veće sfere. Zemljin meridijan i ekvator također se mogu proširiti kako bi se stvorili nebeski meridijan i ekvator, što stvara jednostavan prikaz kako promatrač na Zemlji promatra udaljene objekte. Razna nebeska tijela se tada mogu postaviti na nebesku sferu na način koji ukazuje na njihov percipirani položaj sa Zemlje.
Stvaranje zamišljene nebeske sfere olakšava proučavanje i raspravu o nebeskim tijelima. Studenti astronomije razumiju da stvarni položaji različitih zvijezda i planeta nisu ni na koji način povezani s načinom na koji se percipiraju sa Zemlje, ali takve položaje u trodimenzionalnom prostoru često je teško razumjeti i iskoristiti. Pojedinačna nebeska sfera također se može stvoriti za određenog promatrača, stvaranjem polne točke izravno iznad njega ili nje, s meridijanom koji teče sjeverno i južno od ove točke. Osobna sfera koristi ekvator koji predstavlja položaj promatrača na površini Zemlje, i iako se može stvoriti puna sfera, promatrač je u svakom trenutku vidljiva samo polovicom sfere.