Cuando miramos al cielo nocturno, lejos de la contaminación lumínica de las ciudades y durante la Luna nueva o cuando la Luna no está en el cielo, podemos ver aproximadamente 4.000 estrellas a simple vista. Todas las estrellas que vemos a simple vista pertenecen a nuestra galaxia. Aunque hay miles de millones de estrellas en otras galaxias y billones de galaxias en el Universo observable, esas estrellas están demasiado lejos y por lo tanto son demasiado débiles para que nuestros ojos las distingan como puntos de luz individuales. Dependiendo de nuestra ubicación en la Tierra y del momento de la observacion, también son visibles a simple vista los cinco planetas más brillantes de nuestro Sistema Solar, la banda de la Vía Láctea, dos galaxias satélites de la Vía Láctea (la Gran y Pequeña Nube de Magallanes) y la galaxia de Andrómeda (una gran galaxia espiral).
Mirar al cielo nocturno nos permite encontrar las direcciones cardinales. En el Hemisferio Norte, la forma más fácil de encontrar el Norte es buscar la estrella Polar, también conocida como la Estrella del Norte, que está muy cerca del polo Norte celeste. La forma más fácil de encontrar a la estrella Polar es a través de las constelaciones de la Osa Mayor y la Osa Menor. En el Hemisferio Sur, la estrella Sigma Octantis, que es la estrella más cercana al Polo Sur celeste, no es fácilmente visible. Sin embargo, un método rápido para encontrar el Sur es utilizar la constelación la Cruz del Sur y las dos estrellas más brillantes de la constelación Centauro.
A medida que la Tierra gira sobre su eje, éste se mueve como un trompo. La dirección de su eje de rotación cambia en una precesión lenta con un período de unos 26.000 años. Este movimiento hace que el eje apunte en diferentes direcciones a lo largo del tiempo y, como consecuencia, los polos celestes Norte y Sur cambian lentamente de posición con el tiempo. Por ejemplo, la estrella Polar dejará eventualmente de indicar la dirección Norte, aunque otra estrella podría hacerlo, dependiendo de la dirección del eje de la Tierra en ese momento. Aunque actualmente no hay ninguna estrella brillante cerca del polo Sur celeste, ¡en el futuro tendremos una “Estrella del Sur” adecuada!
La mayoría de los objetos del cielo nocturno son demasiado débiles para ser observados durante el día, en el brillante cielo iluminado por el Sol. Un efecto similar ocurre por la noche en las ciudades, donde, debido a la contaminación lumínica, podemos ver solo una pequeña fracción de las estrellas debido al brillo del cielo por la iluminación artificial. Solo unos pocos cuerpos celestes son lo suficientemente brillantes para ser vistos a simple vista cuando el Sol está sobre el horizonte. Dependiendo de su fase, es posible ver la Luna durante el día. En ciertos momentos, Venus puede ser observado por la mañana (”Estrella del alba”), por la tarde (”Estrella de la tarde”), y si se sabe dónde mirar, Venus también es visible en el cielo del mediodía. Muy raramente, un cometa particularmente brillante podría ser visible durante el día.
Debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje de Oeste a Este, un observador en la superficie ve todo el cielo moverse en dirección opuesta, de Este a Oeste, aparentemente rotando alrededor de nuestro planeta. Este movimiento aparente del cielo alrededor de la Tierra se llama movimiento diurno. Esta es la razón por la que vemos que los cuerpos celestes se elevan por la mitad oriental del horizonte, y se ponen por la mitad occidental.
Cuando la luz de una estrella entra en nuestra atmósfera y viaja a través de sus diferentes capas, cambia constantemente de dirección debido a la refracción cambiante en capas con diferente temperatura y densidad. Como consecuencia, el brillo de la luz de una estrella, y la dirección desde la que nos llega aquí en la Tierra, cambian constantemente. Por esta razón, para un observador en la Tierra, las estrellas parecen titilar. Para los planetas, el efecto es mucho menos aparente (o perceptible). La razón es que los planetas pueden verse como pequeños discos (fácilmente discernibles con binoculares, por ejemplo). Las estrellas, por otro lado, se nos presentan como pequeños puntos de luz, y debido a que toda la luz proviene de un único punto, es muy susceptible a los cambios de refracción.
Un meteoroide es un pequeño objeto rocoso o metálico con tamaño que va desde el de un grano de arena hasta un metro. Cuando entra en la atmósfera de la Tierra se calienta por la presión del choque, lo que crea un rayo de luz en el cielo nocturno. Este fenómeno se llama meteoro (o estrella fugaz). Cuando un meteoroide sobrevive a su paso a través de la atmósfera terrestre y aterriza en la superficie, se le llama meteorito. Aunque ocurren millones de meteoros en la atmósfera de la Tierra diariamente, la mayoría de los meteoroides que los originaron se queman hasta convertirse en gas y polvo antes de llegar al suelo.
