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Le declinazioni delle stelle sono in prima approssimazione costanti. La sfera celeste ruota attorno al suo asse compiendo giornalmente un giro completo. Ogni stella percorre il suo arco diurno circolare assieme alla sfera celeste descrivendo un parallelo di declinazione il quale, per definizione, mantiene sempre la stessa distanza dall’equatore celeste. La declinazione è l’ordinata del sistema equatoriale.

Si rende necessario a questo punto descrivere l’ascissa che ci permetterà di definire la posizione delle stelle rispetto ad un semicerchio orario di riferimento.

Il primo semicerchio utile che si può utilizzare è il meridiano celeste superiore: l’angolo sferico compreso tra l’orario di un astro e il meridiano superiore è chiamato angolo orario, indicato generalmente con i simboli $H$ (da hour) o $t$ (da tempo). Lo si può misurare come la lunghezza dell’arco di equatore compreso tra il mezzicielo superiore e il piede dell’orario dell’astro. Normalmente si misura in ore da $0^h$ a $24^h$ oppure in gradi da $0^\circ$ a $360^\circ$ partendo dal mezzocielo, in senso orario per un osservatore che guarda il circolo dell’equatore dal polo nord celeste.

La rotazione della Terra ha una velocità angolare costante. Di conseguenza è costante anche la rotazione angolare apparente della sfera celeste. L’angolo orario perciò cresce ugualmente per tutte le stelle. Il periodo di rotazione della sfera celeste è stata sempre impiegata come ciclo naturale per la misura del tempo. Se immaginiamo il circolo dell’equatore come il quadrante di un orologio di 24 ore e una lancetta che parte dall’osservatore e che punta al piede dell’orario dell’astro, essa potrebbe segnerebbe il trascorrere del tempo con grande regolarità. L’angolo orario di un astro viene anche chiamato ora dell’astro o anche tempo dell’astro. Abbiamo così ad esempio l’ora di Sirio, l’ora lunare e l’ora solare. Il tempo misurato in base all’angolo orario di una stella è un tempo stellare. Quello misurato in base all’angolo orario del Sole è un tempo solare. E così via.

Ecco come appare il sistema di riferimento equatoriale in relazione all’orizzonte di un osservatore che si trova alle latitudini dell’Italia.

Il sistema di riferimento descritto ora, che ha come piano fondamentale l’equatore e come semicerchio origine il meridiano superiore, è chiamato sistema equatoriale orario, o semplicemente sistema orario.

Il meridiano superiore è un riferimento locale: ogni osservatore ha il proprio meridiano celeste, come pure il proprio piano dell’orizzonte. Sia il sistema altazimutale che il sistema orario sono sistemi locali: dobbiamo immaginarli entrambi disegnati in cielo su una sfera “fissa” rispetto all’osservatore. Sia il reticolo formato dagli almucantarat e dai verticali del sistema altazimutale, sia quello formato dai paralleli di declinazione e dai circoli orari del sistema orario si possono immaginare come reticoli fissi disegnati su una sfera trasparente solidale con l’osservatore. Gli astri si muovono invece su una sfera esterna, “mobile” che ruota attorno all’asse celeste. Le stelle perciò cambiano continuamente in altezza, in azimut e in angolo orario.

Come vedremo in seguito, se al posto del meridiano si sceglie come semicerchio origine un semicerchio orario che passa per un punto solidale con la sfera delle stelle fisse, si costruisce un terzo sistema di riferimento chiamato sistema equatoriale celeste o semplicemente sistema equatoriale, il quale, a differenza dei primi due è mobile rispetto all’osservatore. Prima di definire questo sistema è necessario approfondire il moto del Sole.

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