北極星は地軸を北へのばした方向（天の北極）のほぼ真上にあり、とても遠いので、どこから見ても同じ方向に見えます。緯度 φ の地点では地平面が φ だけかたむくので、北極星の高度は φ になります。
地球が西から東へ自転するため、星は1時間に15°（24時間で360°）動き、北の空では北極星を中心に反時計回りに回って見えます。
③「等角円表示」は天の北極を中心に、北極からの角度をそのまま半径にした図です。どの星の軌跡も北極星を中心とする同心円になります（右上の上面図）。地平線より下の部分は地面・建物でかくれます。実際の北極星は天の北極から約0.7°ずれていますが、ここでは天の北極に置いています。