Blicken wir zum Nachthimmel, weit entfernt von der Lichtverschmutzung der Städte und bei Neumond, oder wenn der Mond unter dem Horizont steht, dann können wir etwa 4000 Sterne mit dem bloßen Auge sehen. Alle diese Sterne gehören zu unserer Heimatgalaxie. Die Milliarden von Sternen in Billionen anderer Galaxien im beobachtbaren Universum sind sämtlich zu weit entfernt, als dass wir sie einzeln am Himmel sehen könnten. Abhängig von unserem Standort auf der Erde und dem Zeitpunkt der Beobachtung können wir auch die fünf hellsten Planeten unseres Sonnensystems, das Band der Milchstraße, zwei Satellitengalaxien unserer Milchstraße (die Große und die Kleine Magellansche Wolke) und eine große Spiralgalaxie (die Andromeda-Galaxie) mit bloßem Auge erkennen.
Schaut man zum Nachthimmel empor, kann man die vier Himmelsrichtungen bestimmen. Auf der Nordhalbkugel findet man die Nordrichtung am einfachsten anhand des Sterns Polaris, auch Polarstern genannt, der sehr nah am Himmelsnordpol steht. Der einfachste Weg, Polaris zu finden, ist über die Sternbilder Ursa Major und Ursa Minor (Großer und Kleiner Bär). Auf der Südhalbkugel ist der Stern Sigma Octantis, der dem Himmelssüdpol am nächsten steht, leider nur etwas für geübtere Beobachter. Einfacher kann man die Südrichtung mithilfe des Sternbilds Crux (Kreuz des Südens) und der zwei hellsten Sterne des Sternbilds Centaurus (Zentaur) finden.
Die Erde dreht sich um ihre eigene Achse und ist damit eine Art Kreisel. Die Richtung der Erdachse ändert sich dabei in einer langsamen, kreisenden Bewegung (Präzession) mit einer Periode von nahezu 26 000 Jahren. Weil die Achse mit der Zeit in unterschiedliche Richtungen zeigt, verschieben sich auch die Himmelspole. Der Polarstern beispielsweise wird in ferner Zukunft nicht mehr die Nordrichtung anzeigen. Abhängig von der Richtung der Erdachse können dann andere Sterne an seine Stelle treten. Obwohl derzeit kein heller Stern in der Nähe des Himmelssüdpols steht, werden wir in Zukunft irgendwann einmal auch wieder einen echten „Südstern” haben.
Die meisten Objekte des Nachthimmels sind zu lichtschwach, als dass wir sie am helllichten Tag sehen könnten. Ein ähnlicher Effekt tritt nachts überall dort ein, wo der Himmel durch künstliche Lichtquellen aufgehellt wird: Bei starker Lichtverschmutzung können wir nur einen kleinen Teil der Sterne sehen. Nur wenige Himmelskörper sind hell genug, dass wir sie mit bloßem Auge sehen können, solange die Sonne über dem Horizont steht. Abhängig von seiner Phase ist der Mond manchmal am Tag sichtbar. Zu bestimmten Zeiten kann man die Venus am Morgen („Morgenstern”) oder am Abend („Abendstern”) sehen. Mit etwas Übung kann man auch Merkur und Jupiter entdecken. Sehr selten besuchen besonders helle Kometen die Erde, die auch am Tage sichtbar sind.
Weil sich die Erde von West nach Ost um ihre eigene Achse dreht, sieht ein irdischer Beobachter den ganzen Himmel in umgekehrter Richtung rotieren, also von Ost nach West. Diese scheinbare Bewegung des Himmels um die Erde ist der Grund, warum wir Himmelsobjekte, die nicht zu nah beim jeweils sichtbaren Himmelspol stehen, über dem östlichen Horizont auf- und am westlichen Horizont untergehen sehen.
Während das Sternenlicht die verschiedenen Schichten unserer Erdatmosphäre durchläuft, ändert es immer wieder ein wenig seine Richtung, denn diese Schichten brechen das Licht aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen und Dichten unterschiedlich stark. Dadurch ändern sich laufend die Helligkeit des Sternenlichts und die Richtung, aus der uns das Licht eines Sterns erreicht. Für einen Beobachter auf der Erde sieht es daher so aus, als würde der Stern funkeln. Für Planeten ist dieser Effekt weit weniger auffällig (nämlich so gut wie nicht wahrnehmbar). Wir sehen Planeten nämlich als kleine Scheiben (was man zum Beispiel mit einem Fernglas leicht feststellen kann), Sterne dagegen als winzige Lichtpunkte. Da alles Sternlicht von nur einem Punkt zu kommen scheint, ist die Position des Sterns am Himmel gegenüber den atmosphärischen Störungen besonders empfindlich.
Ein Meteoroid ist ein kleines steinernes oder metallisches Objekt mit einer typischen Größe zwischen der eines Sandkorns und einem Meter Durchmesser. Dringt ein Meteoroid in die Erdatmosphäre ein, so wird die Luft direkt vor ihm zusammengedrückt und dadurch aufgeheizt: Der Meteoroid hinterlässt eine helle Lichtspur am Nachthimmel und verdampft dabei ganz oder teilweise. Diese Lichtspur nennt man Meteor (oder Sternschnuppe). Überlebt ein Meteoroid seine Reise durch die Erdatmosphäre und trifft auf die Oberfläche, so wird er Meteorit genannt. Bei den meisten der Millionen von Meteoren, die pro Tag auftreten, verdampfen die betreffenden Meteoroide zu Gas und Staub, bevor sie den Erdboden erreichen.
