Phương hướng địa lý
Xác định phương hướng địa lý > Quan sát thiên văn

Trong thiên văn học có một số phương pháp giúp định hướng vào ban đêm. Tất cả mọi ngôi sao đều được trông thấy nằm trên một mặt cầu tưởng tượng gọi là thiên cầu. Bởi sự quay quanh trục của Trái Đất, thiên cầu được thấy quay quanh một trục đi qua các cực Bắc và cực Nam của Trái Đất. Trục này cắt thiên cầu ở các thiên cực Bắc và Nam, đối với người quan sát, các cực này nằm trực tiếp phía trên các hướng Bắc và Nam tương ứng trên đường chân trời.
Ở cả hai bán cầu, người quan sát bầu trời đêm có thể thấy các ngôi sao thấy được di chuyển theo những đường vòng tròn, do sự quay của Trái Đất. Có thể thấy điều này rõ nhất trong các đoạn video time-lapse, hoặc ảnh chụp phơi sáng dài (bằng cách cho mở màn trập máy ảnh trong thời gian dài vào ban đêm tối không trăng) về bầu trời ban đêm. Bức ảnh cho thấy những cung tròn đồng tâm mà tâm chính là một trong hai thiên cực (ở ngay trên hướng Bắc hoặc Nam của đường chân trời). Một bức ảnh chụp trong vòng gần 8 tiếng đồng hồ đã xuất bản cho thấy điều này.
Thiên cực Bắc hiện tại (nhưng không phải là vĩnh viễn) nằm ở gần 1 độ so với ngôi sao sáng Polaris. Vị trí chính xác của thiên cực thay đổi trong suốt hàng nghìn năm do sự tiến động điểm phân (còn gọi là hiện tượng tuế sai). Polaris còn được gọi là sao Bắc cực, hay đơn giản là sao cực (pole star). Polaris chỉ có thể được nhìn thấy trong điều kiện thời tiết tốt và không có ô nhiễm ánh sáng vào ban đêm đối với những người ở Bắc Bán cầu. Có thể tìm Polaris nhờ nhóm sao Bắc Đẩu ("Big Dipper"). Nhóm sao dễ nhận biết này có hình cái muỗng, và kéo dài đoạn thẳng nối hai ngôi sao cạnh ngoài của đáy "muỗng" (đối diện với tay cầm) khoảng năm lần sẽ chỉ lên hướng của Polaris. Ngoài ra, còn có thể tìm Polaris bằng chòm sao Tiên Hậu (Cassiopeia) nếu không thấy nhóm sao Bắc Đẩu: năm ngôi sao sáng chính của chòm sao này có hình chữ W, kéo dài hai cạnh ngoài của chữ W đến khi chúng cắt nhau, thì điểm cắt đó chính là Polaris.
Trong khi các quan sát viên ở Bắc Bán cầu có thể tìm Polaris để xác định thiên cực Bắc và phương Bắc, ở Nam Bán cầu, sao Nam cực (Sigma Octantis) của chòm sao Nam Cực (Octans) lại khá mờ và khó có thể đủ trông thấy để quan sát định hướng. Bởi lý do này, một cách được hay dùng hơn là sử dụng chòm sao Nam Thập Tự (Crux). Thiên cực nam nằm ở điểm cắt giữa (a) trục dài của hình thập tự (tức là đường đi qua hai sao Alpha Crucis và Gamma Crucis), và (b) đường trung trục phân chia đoạn thẳng nối giữa hai sao "Pointers" (Alpha Centauri và Beta Centauri).
Vào những đêm trăng khuyết (không phải là trăng tròn hoặc trăng non), có thể định hướng nhờ quan sát Mặt Trăng. Ở bất kỳ nơi nào trên Trái Đất, phần bề mặt được chiếu sáng của Mặt Trăng khuyết luôn hướng về phía Mặt Trời. Trăng khuyết đầu tháng có bề mặt sáng hướng về phía Mặt Trời vừa lặn (phía Tây), trong khi trăng khuyết cuối tháng có bề mặt sáng hướng về phía Mặt Trời sắp mọc (phía Đông). Do đó, đường phân chia sáng-tối của Mặt Trăng bán nguyệt xấp xỉ chỉ trục hướng Nam-Bắc. Bởi góc nhìn từ Trái Đất phụ thuộc vĩ độ, Mặt Trăng nhìn từ Nam Bán cầu sẽ trông lật ngược so với vĩ độ tương ứng ở Bắc Bán cầu. Một đường thẳng tưởng tượng nối hai đầu mút của trăng lưỡi liềm hoặc đường phân chia sáng-tối của trăng bán nguyệt kéo dài sẽ xấp xỉ cắt đường chân trời ở hướng Nam đối với Bắc Bán cầu, hoặc ở hướng Bắc đối với Nam Bán cầu.