ดาราศาสตร์อุบัติขึ้น และมีพัฒนาการบนพื้นโลก ซึ่งปรากฏต่อมนุษย์เสมือนแผ่นดินราบแบนไปจดขอบฟ้า มีท้องฟ้าดังครึ่งทรงกลมมหึมาครอบอยู่เบื้องบน นักดาราศาสตร์ในสมัยโบราณจึงได้สร้างระบบการวัด และกำหนดตำแหน่งของดาวโดยใช้หลักคิดเทียบเคียงกับสภาพปรากฏของท้องฟ้าและพื้นดินนี้ ในปัจจุบันเรามีระบบการวัดท้องฟ้าอยู่สองจำพวก คือ ระบบคงที่ ไม่หมุนไปพร้อมกับการเคลื่อนที่ประจำวันของท้องฟ้า เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก ได้แก่ ระบบขอบฟ้า (horizon system) กับระบบซึ่งหมุนไปรอบๆ ผู้สังเกตการณ์บนพื้นโลก ได้แก่ ระบบสุริยวิถี (ecliptic system) และ ระบบศูนย์สูตร (equator system)
ใช้เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเป็นวงกลมพื้นฐานเส้นตรงที่ลากตั้งฉากกับระนาบศูนย์สูตรของท้องฟ้าผ่านผู้สังเกตการณ์ จะพบทรงกลมท้องฟ้าที่ขั้วเหนือท้องฟ้า (northcelestial pole) และ ขั้วใต้ท้องฟ้า (south celestial pole) ตามภาพล่าง เส้นตรงนี้เป็นแกนหมุนรอบตัวประจำวันของทรงกลมท้องฟ้า
เส้นศูนย์สูตรตัดกับสุริยวิถีที่จุดสองจุดห่างกัน ๑๘๐° จุดตัดกันทั้งสองเรียกว่า จุดอีควินอกซ์(equinoxes หรือ equinoctial points) จุดสองจุดบนสุริยวิถีที่ห่างจากจุดอีควินอกซ์ ๙๐° เรียกว่าจุดโซลสติซ (solstices หรือ solstitial points) ได้กล่าวมาแล้วว่าดวงอาทิตย์ปรากฏโคจรไปตามสุริยวิถีกลับมาครบรอบถึงที่เก่าในเวลา ๑ ปี ทั้งนี้เนื่องจากการโคจรของโลกไปรอบดวงอาทิตย์จุดเริ่มต้นในการกำหนดตำแหน่งของดาวในระบบนี้ ซึ่งจะหมุนไปพร้อมกับการหมุนรอบตัวประจำวันของท้องฟ้า คือ จุดอีควินอกซ์ ซึ่งดวงอาทิตย์ไปปรากฏอยู่ในวันที่ ๒๑ มีนาคม จุดนี้มีชื่อเรียกหลายชื่อ คือ จุดต้นของจักรราศีเมษ (first point of Aries) อีควินอกซ์ฤดูใบไม้ผลิ (vernalequinox) หรืออีควินอกซ์มีนาคม (March equinox)
ระบบวงกลมใหญ่ทุติยภูมิ ซึ่งลากผ่านขั้วเหนือและใต้ของท้องฟ้า ใช้เป็นอีกหลักหนึ่งสำหรับวัดตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า วงกลมใหญ่ซึ่งลากผ่านขั้วเหนือใต้ของท้องฟ้ากับจุดอีกควินอกซ์ทั้งสอง เรียกว่า อีควินอกเชียลโคเลอร์ (equinoctial colure) ส่วนวงกลมใหญ่ที่ลากผ่านขั้วทั้งสองของท้องฟ้า กับ จุดโซลสติซทั้งสอง เรียกว่า โซลสติเชียลโคเลอร์ (solstitial colure)
ตำแหน่งของวัตถุบนทรงกลมท้องฟ้า ตามระบบศูนย์สูตรนี้กำหนดโดยปริมาณสองตัวที่เรียกว่า เดคลิเนชัน (declination d) และไรท์แอสเซนชัน (right ascension, R.A. หรือ a)
เดคลิเนชัน ของจุดหนึ่งจุดใด คือ ระยะทางตามมุม วัดจากจุดนั้นไปตามวงกลมทุติยภูมิถึงเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า เดคลิเนชันของจุดที่อยู่ทางท้องฟ้าซีกเหนือมีเครื่องหมายบวก เดคลิเนชันของจุดทางท้องฟ้าซีกใต้มีเครื่องหมายลบ
ไรท์แอสเซนชันของจุดหนึ่งจุดใด คือระยะทางตามมุม วัดจากจุดอีกควินอกซ์มีนาคมไปทางตะวันออกถึงจุดตัดของเส้นศูนย์สูตรกับวงกลมทุติยภูมิที่เขียนผ่านจุดนั้น พิจารณาอีกแง่หนึ่งไรท์แอสเซนชัน ก็คือ มุมซึ่งอีควินอกเชียลโคเลอร์กับวงกลมทุติยภูมิซึ่งผ่านจุดนั้น กระทำต่อกันที่จุดขั้วเหนือหรือขั้วใต้ของทรงกลมท้องฟ้านั้นเอง (ดูภาพบน)
ค่าเดคลิเนชัน และไรท์แอสเซนชันของดาวและวัตถุท้องฟ้าต่างๆ จะไม่เปลี่ยนแปลง แม้เมื่อผู้สังเกตการณ์เปลี่ยนตำแหน่งของตนจากแห่งหนึ่งไปยังอีกแห่งหนึ่งบนพื้นโลก และค่าทั้งสองนี้ไม่ขึ้นอยู่กับเวลาซึ่งกระทำการสังเกตการณ์ด้วย
อย่างไรก็ตาม วงกลมใหญ่ที่ใช้เป็นหลักการวัดในระบบศูนย์สูตรนี้ ไม่อยู่คงที่บนทรงกลมท้องฟ้า ทั้งนี้เพราะโลกมีการเคลื่อนที่ช้าๆ อีกประการหนึ่ง ได้แก่ การส่ายแกนหมุนไปรอบๆเส้นตั้งฉากกับระนาบสุริยวิถี โดยมีเวลาครบรอบประมาณ ๒๕,๘๐๐ ปี ทั้งนี้มีผลทำให้ขั้วของท้องฟ้าค่อยๆ เคลื่อนที่ไปรอบขั้วสุริยวิถี (ecliptic pole) โดยมีเวลาครบรอบเท่ากัน และจุดอีควินอกซ์มีนาคม ก็จะเคลื่อนที่ไปทางตะวันตกบนเส้นสุริยวิถี ด้วยความเร็วประมาณ ๕๐ฒ.๒๗ ต่อปีปรากฏการณ์นี้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบตั้งแต่สมัยโบราณ และเรียกว่า การเคลื่อนที่ของอีควิ-นอกซ์ (precession of the equinoxes)
การเคลื่อนที่ของจุดอีควินอกซ์มีนาคม ทำให้ทั้งค่าเดคลิเนชันและไรท์แอสเซนชันของดาวเปลี่ยนแปลง ปฏิทินดาวต่างๆ จึงต้องกำหนดสมัย (epoch) ไว้ด้วยว่า ตำแหน่งของดาวที่บอกไว้นั้น สำหรับขณะใดปีใด และเมื่อเราบอกค่าปริมาณทั้งสองก็จะมีวงเล็บบอกสมัยไว้ด้วย เช่น
R.A. (๑๙๕๐.๐) dec. (๑๙๕๐.๐) หมายความถึงไรท์แอสเซนชันและเดคลิเนชันของวัตถุเมื่อ ๐๐.๐๐ น. วันที่ ๑ มกราคม ค.ศ. ๑๙๕๐ เป็นต้น
ระบบศูนย์สูตรนี้ใช้แพร่หลายในการดาราศาสตร์สังเกตการณ์ (observational astronomy) โดยอุปกรณ์ดาราศาสตร์ เช่น กล้องโทรทรรศน์ และกล้องถ่ายภาพดาว ซึ่งมีหลักการตั้งและวัดตำแหน่งดาวตามค่าไรท์แอสเซนชัน และเดคลิเนชัน โดยตรง ปฏิทินดาวและแผนที่ดาวก็ใช้ระบบการวัดแบบศูนย์สูตรนี้
