Nebeska navigacija je oblik navigacije koji uključuje korištenje poznatih lokacija nebeskih tijela za određivanje vlastitog položaja na Zemlji. Ova se navigacijska tehnika koristila tisućama godina, a stvarno je izašla iz mode tek krajem 20. stoljeća, kada su se počele razvijati točnije metode navigacije. Poučavanje o nebeskoj navigaciji i dalje se nudi u nekim regijama svijeta, prvenstveno kao povijesno zanimljivo mjesto.
Kada ljudi plove u području bez poznatih orijentira, kao što je sredina oceana, jednostavno gledajući oko sebe nemaju načina da saznaju gdje se nalaze. Nebeska navigacija rješava ovaj problem, dopuštajući navigatorima da nekoliko puta vide nebeska tijela i koriste informacije iz tih opažanja kako bi odredili gdje se nalaze u odnosu na te objekte, a time i gdje se nalaze na Zemlji.
Sunce i Mjesec mogu se koristiti u nebeskoj navigaciji, zajedno s planetima i nekim zvijezdama. Da bi nebeska navigacija funkcionirala, navigatoru je potrebno nekoliko alata. Prvi je opsežna karta koja pruža informacije o ključnim nebeskim tijelima i njihovim položajima u odnosu na Zemlju. Sljedeći je neka vrsta instrumenta za snimanje opažanja, poput sekstanta. Navigatorima je također potreban sat, jer su opažanja beskorisna bez nekakvog vremenskog okvira, budući da se kut promatranja mijenja kako se Zemlja i taj objekt kreću kroz svemir.
Kako bi se otkrilo gdje se neko nalazi, uzima se nekoliko viđenja poznatih tijela. Zatim, navigator koristi osnovnu matematiku kako bi odredio svoj položaj. Ako se, na primjer, poduzmu dva opažanja ili “popravka”, navigator može odrediti “crtu položaja” za svaki objekt. Ova linija je otprilike eliptičnog oblika i pokazuje gdje bi na Zemlji netko morao stajati da bi vidio taj objekt pod promatranim kutom. Navigator traži mjesta na kojima se sijeku linije položaja, koristeći proces eliminacije kako bi pronašao točku raskrižja na kojoj on ili ona stoji; ako je jedno raskrižje u Tihom oceanu, a drugo u Atlantiku, na primjer, pomorac obično može shvatiti gdje se brod nalazi.
Obično se u nebeskoj navigaciji poduzimaju najmanje tri popravka kako bi se osiguralo da navigator suzi poziciju što je više moguće. Proces je zamoran, a zahtijeva strpljenje i dobre matematičke vještine, jer jedna pogreška može biti poprilično katastrofalna, pogotovo u opasnim vodama. Dobar navigator može suziti moguće pozicije na Zemlji na prilično uzak prostor, ali zahvaljujući korištenju satelita za globalno pozicioniranje, moguće je dobiti još bolje podatke u mnogo kraćem vremenu pomoću računala.