Fin dall'antichità gli astronomi hanno studiato il movimento delle stelle, sforzandosi di riprodurre le apparenze celesti mediante modelli adeguati. Una delle soluzioni più antiche a questo problema è rappresentata dai globi, nei quali le costellazioni sono tracciate sulla superficie di una sfera di metallo sulla quale sono tracciati grandi circoli celesti: l'orizzonte, il meridiano, l'equatore, i tropici e l'eclittica. Nelle sfere armillari le relazioni tra questi circoli e i movimenti planetari si manifestano attraverso la combinazione di una serie di anelli concentrici ruotanti intorno all'asse della sfera. Gli astrolabi, viceversa, presentano la proiezione della volta celeste su una superficie piana; l'astrolabio riproduce il movimento circumpolare delle stelle solo per una determinata latitudine. Fa eccezione a questa regola il cosiddetto astrolabio universale che rende possibile la lettura del cielo a tutte le latitudini. Dall'astrolabio derivano importanti strumenti astronomici, come il quadrante, che è una sorta di astrolabio ripiegato due volte su se stesso, e il torqueto, che dispone i vari circoli della sfera su piani diversi per agevolare la lettura delle coordinate astronomiche degli astri: altazimutali, equatoriali ed eclittiche.