Die Himmelskugel ist eine imaginäre Struktur, die häufig in der Astronomie und Navigation verwendet wird, um die relative Position von Himmelskörpern in Bezug auf einen Beobachter auf der Erde zu erfassen. Man kann es sich am einfachsten als eine Kugel vorstellen, die größer als die Erde ist, obwohl keine besondere Größe erforderlich ist, die konzentrisch zur Erde selbst ist. Auf das Innere dieser Kugel können die verschiedenen von der Erde aus beobachtbaren Himmelsobjekte wie andere Planeten und Sterne projiziert werden. Die Himmelskugel ist daher eine imaginäre Kugel, auf der die verschiedenen Himmelsobjekte platziert werden, um ihre relative Platzierung für einen Beobachter auf der Erde leichter zu besprechen als ihre wahre Platzierung im Universum.
Während die Himmelskugel von einigen einst als tatsächliches Objekt angesehen wurde, das oft verwendet wird, um die Platzierung von Objekten im sichtbaren Himmel zu erklären, wird sie heute als rein menschliches Konstrukt betrachtet. Seine Verwendung in wissenschaftlichen Bereichen wie der Astronomie bleibt aufgrund seiner Einfachheit bestehen, obwohl es für Studenten der Astronomie wichtig ist zu erkennen, dass eine solche Sphäre nicht wirklich existiert. Der Begriff „Himmelskugel“ kann auch verwendet werden, um sich auf ein physikalisches Modell zu beziehen, das die relative Platzierung von Himmelskörpern innerhalb oder außerhalb eines Globus darstellt.
Eine der einfachsten Möglichkeiten, sich die Himmelssphäre vorzustellen, besteht darin, sich die Erde als Ganzes vorzustellen. Vom Nord- und Südpol können Linien nach außen verlängert werden, um neue Nord- und Südpole im Inneren einer größeren Kugel zu erzeugen. Der Meridian und der Äquator der Erde können ebenfalls erweitert werden, um einen Himmelsmeridian und -äquator zu erzeugen, der eine einfache Darstellung davon erzeugt, wie ein Beobachter auf der Erde entfernte Objekte sieht. Auf der Himmelskugel können dann verschiedene Himmelskörper so platziert werden, dass sie ihre wahrgenommene Position von der Erde aus anzeigen.
Die Erstellung einer imaginären Himmelskugel erleichtert das Studium und die Diskussion von Himmelskörpern. Studenten der Astronomie verstehen, dass die tatsächlichen Positionen verschiedener Sterne und Planeten in keiner Weise damit zusammenhängen, wie sie von der Erde aus wahrgenommen werden, aber solche Positionen im dreidimensionalen Raum sind oft schwer zu verstehen und zu nutzen. Eine individuelle Himmelskugel kann auch für einen bestimmten Beobachter geschaffen werden, indem direkt über ihm ein Polpunkt mit einem Nord- und Südmeridian von diesem Punkt aus erstellt wird. Die persönliche Sphäre verwendet einen Äquator, der die Position des Beobachters auf der Erdoberfläche darstellt, und obwohl eine vollständige Sphäre erstellt werden kann, ist für den Beobachter zu einem bestimmten Zeitpunkt nur die Hälfte der Sphäre sichtbar.