Mặc dù ranh giới chòm sao là điểm khởi đầu đơn giản cho việc mô tả vị trí gần đúng của một đối tượng trên bầu trời, nhưng các nhà thiên văn cần một phương pháp chính xác hơn nữa để xác định vị trí của đối tượng. Một vài hệ tọa độ khác nhau thường được sử dụng, và dễ hiểu nhất là hệ tọa độ chân trời, hay còn gọi là hệ Alt-Az.

"Alt" là viết tắt của altitude, độ cao của một đối tượng so với chân trời, đo bằng độ (từ 0 đến 90). Một vật thể cao 0° sẽ nằm ngay trên chân trời, còn cao 90° thì nằm ngay trên đỉnh đầu người quan sát. Điểm tưởng tượng trên bầu trời nằm ngay trên đỉnh đầu này gọi là thiên đỉnh. Biết được độ cao của các đối tượng tại những khoảng thời gian khác nhau sẽ giúp bạn lên kế hoạch cho các buổi quan sát. Thời điểm tốt nhất để quan sát thứ gì đó là khi nó ở độ cao trong khoảng 20° đến 60°. Đó là do các đối tượng (đặc biệt là các hành tinh) nằm gần chân trời có thể bị nhòe đi do tác động của các dòng không khí, còn khi vượt quá 60° thì khó có thể quan sát mà không làm căng cổ bạn ra!

"Az" đại điện cho azimuth, một từ gốc Ả Rập (altitude cũng vậy) chỉ vị trí dọc theo chân trời, tức phương vị; "bearing" là một thuật ngữ hàng hải tương ứng. Phương vị được đo bằng độ từ hướng bắc (phương vị 0°), sang hướng đông (phương vị hoặc bearing 90°), sang hướng nam (180°) và hướng tây (270°). Kinh tuyến đỉnh đầu là đường tưởng tượng chia đôi bầu trời thành hai nửa đông – tây. Nó kéo dài từ điểm phía nam của chân trời, qua thiên đỉnh, tới điểm phía bắc của chân trời. Nửa kinh tuyến phía nam thiên đỉnh có phương vị 180°, còn nửa phía bắc thiên đỉnh có phương vị 0°.

Khi đã có độ cao và phương vị của đối tượng, bạn sẽ biết nơi để tìm ra nó trên trời. Một chiếc la bàn sẽ giúp ích cho việc xác định phương vị của hướng quan sát (la bàn chỉ tới "hướng bắc từ trường", không hoàn toàn trùng với "hướng bắc thực", nhưng thông thường hai hướng này gần như là một, trừ khi bạn quan sát từ một vĩ độ cao ở phương bắc). Khi đã biết mình đang quay mặt về hướng nào, việc còn lại chỉ là nhìn lên một độ cao thích hợp. Bằng việc luyện tập, bạn sẽ nhanh chóng biết được như thế nào là cao hơn chân trời 10°, thế nào là 30°, vân vân.

Dù hệ tọa độ chân trời là dễ hiểu nhất, nhưng không phải lúc nào nó cũng là hệ hữu dụng nhất. Lí do vì đây là một hệ "tại chỗ", các tọa độ phụ thuộc vào vị trí riêng của bạn. Chẳng hạn, Sao Mộc sẽ có một bộ tọa độ chân trời cho người quan sát tại California, bộ thứ hai cho người quan sát tại Texas, và bộ thứ ba cho người quan sát ở đâu đó. Tệ hơn nữa, các tọa độ này thay đổi liên tục theo thời gian khi bầu trời quay. Vì những yếu tố trên, các ngôi sao và các đối tượng khác trên trời thường được xác định bằng hệ tọa độ xích đạo. Hệ này cung cấp một bộ tọa độ duy nhất cho một đối tượng, như nhau tại mọi nơi trên Trái Đất. Hệ tọa độ xích đạo sẽ được mô tả trong Chương 2.2.