Die draaiende aarde in die stilstaande hemelbol
Onder **hemelbol** word verstaan die denkbeeldige (halwe) bol waarop die hemelverskynsels en hemelliggame gesien kan word. Die straal van die bol is van willekeurige grootte, met die oog van die waarnemers gewoonlik as die middelpunt. Aardse verskynsels is opvallend omdat hulle, afhangende van die plek waar die waarnemer hom bevind, 'n perspektiwiese effek toon. 

By die hemelliggame is dit in veel minder mate of glad nie die geval nie. 'n Onderskeid kan gemaak word tussen 'n stilstaande en 'n bewegende hemelbol. Laasgenoemde is die gevolg van die daaglikse omwenteling van die aarde. 'n Mens kan talle objekte en verskynsels aan die hemelbol sien, soos wolke, bliksemstrale, die poolligte, die son, planete en sterre. Die meeste aardse verskynsels is herkenbaar aan hul vinnige beweging of vanweë die feit dat hulle van verskiltende plekke af 'n perspektiwiese effek (distorsie) toon. Dat kosmiese verskynsels baie verder weg is as die wolke, word bewys deur die feit dat 'n mens 'n baie kleiner of geen perspektiwiese effek by hulle kan waarneem nie.

Die stilstaande hemelbol
------------------------

Die vlak wat deur die sig van die waarnemer loodreg op die rigting van die swaartekrag lê, word die horisonvlak genoem. Die punt loodreg bokant die kop van die waarnemer word die senit (toppunt) genoem, en die teenoorgestelde punt op die hemelbol wat nie gesien kan word nie, word die nadir (voetpunt) genoem. Taalkundig beteken horison dieselfde as gesigseinder; op see word van kim gepraat. Vir die waarnemer is laasgenoemde egter die min of meer toevallige, onreëlmatige grens tussen hemel en aarde. 

Sterrekundiges gebruik die suidpunt op die horison as nulpunt vir die bepaling van die asimut, terwyl see- en lugvaarders die noordpunt gebruik (die asimut is die hoekafstand tussen 'n punt op die horison en die noord- of suidpunt; die noord- en suidpunt is die snypunte van die sirkel deur die senit en die hemelpool met die horison). In kombinasie met die hoogte van ŉ voorwerp bo die horison kan die posisie op die hemelbol noukeurig vasgestel word. Per definisie is die hemelbol ŉ (halwe) bol, maar in die praktyk is bewys dat die bol meestal as afgeplat ervaar word. Die bot lyk meer afgeplat wanneer dit bewolk of donkerder raak. Die verskynsel dat die son en die maan grater lyk wanneer hulle laag bo die horison hang as wanneer hulle hoog teen die hemel sit, hou hiermee verband. Die hoofoorsake van die vorme van gesigsbedrog (optiese illusie) is waarskynlik die posisie van waar die waarneming gedoen word en die aanwesigheid al dan nie van aardse objekte soos huise of lamppale.

Die bewegende hemelbol
----------------------

Die meridiaan (bruin) op die hemelbol
As ŉ mens lank na die hemel kyk, kan jy die hemelliggame sien beweeg. Dit lyk of die hemelbol draai, maar sedert die tyd van Copernicus, Galileo en ander weet die mens dat dit deur die omwenteling van die aarde veroorsaak word. Tog is dit in sommige gevalle makliker om te veronderstel dat die sterrehemel beweeg. Die punt waar dit vir die waarnemer voorkom of die sterre beweeg, heet die hemelpool; dit is die snypunt van die verlengde van die aardas met die hemelbol. 

Die hemelekwator of hemelewenaar is die groot sirkel aan die hemelbol wat die hemelbol in 'n noordelike en 'n suidelik halfrond verdeel. Sterre na aan die hemelpool bly altyd bo die horison; hulle word sirkumpolêre sterre genoem. Sterre verder van die hemelpool gaan aan die westelike horison onder en kom aan die oostelike horison op. Die groot sirkel aan die hemelbol wat deur die hemelpool en die noord- en suidpunt gaan, word die hemelmeridiaan genoem. 

Die meridiaan is dus vanaf alle plekke op die aarde verskillend. Die sterre gaan twee maal per dag verby die meridiaan. Indien 'n ster suid van die hemelpool in die meridiaan staan, word dit 'n boonste kulminasie genoem; indien die ster noord daarvan staan, word dit 'n onderste kulminasie genoem.

Bewegende hemelliggame
----------------------

Wanneer daar byvoorbeeld om middernag na die sterre in die suide gekyk word, lyk dit nie twee aande na mekaar dieselfde nie; die sterre bevind hulle elke volgende aand ŉ bietjie meer wes. Dit lyk ook of die sterre elke aand vroeër opkom en soggens vroeër ondergaan. So sien 'n mens in die loop van die jaar die verskillende dele van die sterrehemel verbygaan. 

Dit word veroorsaak deur die feit dat die son ŉ bietjie meer tyd nodig het vir een (skynbare) omwenteling – waarop ons horlosies ingestel is - as die tyd wat die sterrehemel vir 'n omwenteling nodig het. Die verskil tussen een sonnedag en een sterredag (3 minute en 57 sekondes) word veroorsaak deur die skynbare beweging van die son ten opsigte van die sterre: 'n weerspieëling van die beweging van die aarde om die son. Die son beweeg dus van wes na oos tussen die sterre teen 'n snelheid van 360˚ per jaar of byna 10 per dag. Die groot sirkel wat die son hiermee oor die hemelbol aflê, word die ekliptika genoem. Die vlak van die ekliptika vorm ŉ hoek van ongeveer 23,5˚ met die vlak van die ewenaar, dit wil se die baanvlak van die aarde vorm hierdie hoek met die draaias van die aarde. 

Die skynbare beweging van Mars
Die snypunte van die ekliptika met die hemelekwator, die ekwinoks of dag-en-nagewening (wanneer die dag en die nag ewe lank is), word die lentenagewening en die herfsnagewening genoem. Dit is die punte waar die son vanaf die Suidelike na die Noordelike Halfrond en omgekeerd beweeg. Tussen die twee punte lê die twee solstitia (sonstilstandpunte): die somersolstitium en die wintersolstitium. Nog opvallender is die beweging van die maan. Wanneer 'n mens ŉ paar nagte na mekaar na die maan kyk, sien jy dat dit ook deur die diereriem beweeg en dat dit teen 13˚ per dag ten opsigte van die sterre in dieselfde rigting as die son beweeg. Terselfdertyd verander die skyngestalte van die maan ook.

Na verloop van 'n maand, is die maan in dieselfde sterrebeeld terug en het hy een maal am die aarde beweeg. Omdat die aarde en die maan in die tyd ook 'n entjie om die son gedraai het, is daar 'n verskil tussen die tyd wat die maan nodig het om na dieselfde ster terug te keer (sideriese of sterremaand) en die tyd wat tussen twee nuwe mane verloop (sinodiese maand). Die baanvlak van die maan vorm 'n hoek van ongeveer 5° met die vlak van die ekliptika. Die son en die maan beweeg ooswaarts deur die diereriem, terwyl die planete ook in die teenoorgestelde rigting kan beweeg. 

Dit word veroorsaak omdat 'n mens vanaf ŉ planeet wat am die son beweeg (die aarde), 'n ander planeet waarneem wat ook am die son wentel. Omdat die baanvlakke buitendien nie saamval nie, lyk dit of die planete in lusse beweeg. Mars is relatief gesproke so na aan die aarde dat sy beweging al na een dag waarneembaar is. Met planete wat verder weg is, is 'n paar dae of weke nodig voor die verskuiwing waargeneem kan word. Net soos die planete, beweeg komete ook in verhouding tot die sterre. Die verskil is egter dat hulle op enige plek in die hemel kan verskyn. 

Omdat hulle meestal slegs vir 'n kort rukkie sigbaar is en gewoonlik nie met die blote oog gesien kan word nie, is hulle van die seldsame verskynsels aan die hemelbol. Die son en die maan, planete en sterre is dus van die hemelliggame wat bedags of snags waargeneem kan word. Sterre word gewoonlik ook as 'n "vaste" agtergrond gebruik om die beweging van die ander hemelliggame te bepaal. Wanneer noukeurige opmetings gedoen word, blyk dit egter dat die sterre ook nie stilstaan nie, al is die standverandering eers nil honderde jare met die blote oog waarneembaar.