Se supponiamo di essere immobili sulla Terra, abbiamo l'apparenza che gli astri compiano in un giorno una rotazione attorno a noi: sorgono da est, si elevano fino alla massima altezza in direzione sud, si abbassano fino a che tramontano ad ovest.

In realtà è la Terra che ruota attorno al proprio asse e noi con essa; però, si considererà, per comodità, che sia la volta celeste a ruotarci attorno. Prova della rotazione terrestre è l'esperienza del "pendolo di Foucault".

Se poniamo ai poli un pendolo libero di oscillare, dopo un po' di tempo, lo vedremo oscillare attorno alla sua verticale, compiendo un giro completo in 24 ore; il periodo di rotazione del pendolo dipende dalla latitudine del luogo.

Un altro esperimento, che dimostra la rotazione terrestre, è quello di lasciare cadere dall'alto un sasso; l'oggetto cade leggermente ad est rispetto alla sua verticale geometrica, proprio a causa della rotazione terrestre.

Osserviamo la figura 1 che rappresenta la volta celeste così com'è visibile dalle nostre latitudini. Notiamo le due calotte tratteggiate attorno alle posizioni apparenti del Polo Nord (segnato con Pn) e del Polo Sud (segnato con Ps) e che l'asse terrestre (Pn-Ps) è inclinato rispetto all'orizzonte in direzione Nord.

Questo fa sì che, osservando la rotazione della volta celeste nella zona tratteggiata attorno al Polo Nord, gli astri non tramonteranno mai e saranno, di conseguenza, sempre visibili; questi astri vengono detti "circumpolari".

Invece quelli che si trovano nei pressi del Polo Sud (Ps) non sorgeranno mai, quindi non saranno mai visibili e sono detti "anticircumpolari". Come si chiarirà più avanti, l'ampiezza di queste "calotte" dipende dalla latitudine del luogo dove ci troviamo.

In precedenza si è affermato che gli astri sorgono da est e tramontano ad ovest, questo, però, è assolutamente esatto solo per gli astri che si trovano proiettati sull'equatore celeste, che non è altro che la proiezione dell'equatore terrestre sulla "sfera celeste".

Alle nostre latitudini un astro di declinazione nord sorge in un punto fra est e nord e tramonta in un punto posto fra ovest e nord; così un astro di declinazione sud sorge in un punto fra l'est e sud e tramonta in un punto posto fra ovest e sud.

Da questo s'intuisce che il punto esatto del sorgere e del tramonto di un astro dipende dalla latitudine dell'osservatore e dalla declinazione della stella.

Per esempio nella nostra zona il Sole al 21 giugno, che in quella data ha una declinazione di +23°,5, sorge in un punto posto a circa 55°, tra nord ed est. Il 22 dicembre, invece, il Sole ha una declinazione di -23°,5 e lo si vede sorgere in un punto a 125°, sempre partendo da nord.

Osservando la figura 2, raffigurante l'apparente volta celeste al polo nord, si noterà che gli astri percorrono delle traiettorie parallele all'orizzonte. Pertanto saranno sempre circumpolari: nessun astro sorge o tramonta; praticamente si vedono sempre gli stessi oggetti.

I pianeti ed il Sole, che hanno delle declinazioni variabili, possono essere visibili o meno a seconda dei periodi dell'anno.

La figura 3 rappresenta il moto apparente del cielo all'equatore. Come si noterà gli astri percorrono delle traiettorie perpendicolari all'orizzonte.

Questo comporta la totale esclusione di oggetti circumpolari; tutti avranno un sorgere ed un tramontare e saranno visibili tutte le stelle di entrambi gli emisferi nord o sud.