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球面天文学、または位置天文学は、地球上の特定の日時と場所から見た天体の位置を天球上で特定するために用いられる観測天文学の一分野である。球面三角法の数学的手法と天体位置測定法の測定に基づいている。
これは天文学の中で最も古い分野であり、古代にまで遡ります。天体の観測は、宗教的および占星術的な目的だけでなく、時間計測や航海においても重要であり、現在もその重要性は変わりません。天体の位置を実際に測定する科学は、天体測量学として知られています。
球面天文学の主要な要素は、天球座標系と時間です。天体の座標は、地球の赤道を天球に投影した赤道座標系を用いて表されます。この座標系における天体の位置は、赤経（α）と赤緯（δ）で表されます。緯度と地方時を用いることで、高度と方位角からなる水平座標系における天体の位置を導き出すことができます。
星や銀河などの天体の座標は星表にまとめられており、特定の年の位置が示されています。しかし、地球の歳差運動と章動の複合的な影響により、座標は時間の経過とともにわずかに変化します。地球の運動におけるこれらの変化の影響は、定期的に改訂版の星表が発行されることで補正されます。
太陽や惑星の位置を決定するには、天文暦（特定の時刻における天体の天球上の位置を示す値の表）が使用され、それを適切な現実世界の座標に変換することができる。
肉眼で見える星は約 6,000 個で、そのうち約半分は常に地平線の下にあります。現代の星図では、天球は88 の星座に分けられています。すべての星は星座の中にあります。星座は航海に役立ちます。北極星は、北半球の観測者から見てほぼ真北にあります。この北極星は常に北極のほぼ真上に位置しています。