Lorsque nous regardons le ciel nocturne, loin de la pollution lumineuse des villes et lors d'une Nouvelle Lune, ou quand la Lune n’est pas dans le ciel, nous pouvons voir environ 4000 étoiles à l'œil nu. Toutes les étoiles que nous voyons à l'œil nu appartiennent à notre galaxie. Bien qu'il y ait des milliards d'étoiles dans d'autres galaxies et des milliards de galaxies dans l'Univers observable, ces étoiles sont trop éloignées et donc beaucoup trop faibles pour que nos yeux les distinguent en tant que points de lumière individuels. Selon notre emplacement sur Terre et le moment des observations, les cinq planètes les plus brillantes de notre Système Solaire, la bande de la Voie lactée, deux galaxies satellites de la Voie lactée (le Grand et le Petit Nuage de Magellan) et la Galaxie d'Andromède (une grande galaxie spirale) sont également visibles à l'œil nu.
Regarder le ciel nocturne nous permet de trouver les directions cardinales. Dans l'Hémisphère Nord, la façon la plus simple de trouver le nord est de rechercher l'étoile Polaris, également connue sous le nom d’Étoile Polaire, qui est très proche du pôle nord céleste. La façon la plus simple de trouver Polaris consiste à utiliser les constellations de la Grande Ourse et de la Petite Ourse. Dans l'Hémisphère Sud, avec l'absence d'une étoile visible près du pôle Sud céleste, la façon la plus simple de trouver le sud est d'utiliser la constellation Crux et les deux étoiles les plus brillantes de la constellation du Centaure. Dans l'hémisphère sud, l'étoile Sigma Octantis, qui est l'étoile la plus proche du pôle sud céleste, n'est pas facilement visible. Cependant, une méthode rapide pour trouver le Sud consiste à utiliser la constellation Crux et les deux étoiles les plus brillantes de la constellation du Centaure.
Lorsque la Terre tourne sur son axe, elle se déplace comme une toupie rotative. La direction de son axe de rotation change dans une précession lente avec une période d'environ 26 000 ans. Ce mouvement amène l'axe à pointer dans différentes directions au fil du temps et, par conséquent, les pôles Nord et Sud célestes changent lentement de position au fil du temps. Par exemple, Polaris cessera éventuellement d'indiquer la direction du Nord, alors qu'une autre étoile le pourrait, selon la direction de l'axe de la Terre à l'époque. Bien qu'il n'y ait actuellement aucune étoile brillante près du pôle Sud céleste, à l'avenir, nous aurons une véritable «Étoile du Sud»!
La plupart des objets dans le ciel nocturne sont trop faibles pour être observés contre le ciel lumineux et ensoleillé. Un effet similaire se produit la nuit dans les villes, où, en raison de la pollution lumineuse, nous ne pouvons voir qu'une petite fraction des étoiles en raison de l'éclaircissement du ciel par l'éclairage artificiel. Seuls quelques corps célestes sont suffisamment brillants pour être vus à l'œil nu lorsque le Soleil est au-dessus de l'horizon. Selon sa phase, il est possible de voir la Lune pendant la journée. À certains moments, Vénus peut être observée le matin («étoile du Matin») ou le soir («étoile du Soir»). Très rarement, une comète particulièrement brillante peut être visible pendant la journée.
En raison de la rotation de la Terre autour de son axe d'ouest en est, un observateur à la surface voit le ciel tout entier se déplacer dans la direction opposée, d'est en ouest, tournant apparemment autour de notre planète. Ce mouvement apparent du ciel autour de la Terre est appelé mouvement diurne. C'est la raison pour laquelle nous voyons les objets célestes se lever au-dessus de la moitié est de l'horizon et se coucher au dessous de la moitié ouest.
Lorsque la lumière d'une étoile pénètre dans notre atmosphère et voyage à travers ses différentes couches, elle change constamment de direction en raison du changement de réfraction dans des couches de température et de densité différentes. En conséquence, la brillance de la lumière d’une étoile et la direction à partir de laquelle elle nous parvient ici sur Terre sont en train de changer constamment. Pour cette raison, pour un observateur sur Terre, l'étoile semble scintiller. Pour les planètes, l'effet est beaucoup moins apparent (ou perceptible). La raison en est que les planètes peuvent en fait être considérées comme de petits disques (facilement discernables à l'aide de jumelles, par exemple). Les étoiles, en revanche, nous apparaissent comme de minuscules points de lumière, et parce que toute la lumière provient d'un seul point, elle est très sensible aux changements de réfraction.
Une météoride est un petit objet rocheux ou métallique allant de la taille d'un grain de sable à un mètre. Lorsqu'il pénètre dans l'atmosphère terrestre, il est chauffé par friction, ce qui crée une traînée de lumière dans le ciel nocturne. Ce phénomène est appelé météore (ou étoile filante ou tombante). Lorsqu'un météorite survit à son passage dans l'atmosphère terrestre et atterrit à la surface, il est appelé météorite. Bien que des millions de météores se produisent quotidiennement dans l'atmosphère terrestre, la plupart des météorides dont ils sont issus sont brûlés en gaz et poussières avant d'atteindre le sol.
