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天球赤道（英語：celestial equator）是天球上一個假想的大圓，與地球赤道有着共同平面。這是以赤道座標系統為基礎的參考平面，換句話說，天球赤道是地球赤道投影在太空的影像[1]。由於地球相對於黃道面的軌道傾角，天球赤道目前與黃道的傾斜角度大約23.44°，但在過去的500萬年中，由於來自其它行星的擾動，其傾斜度從約22.0°到24.5°不等[2]。
站在地球赤道上的一位觀測者，看到的天球赤道是通過天頂的一個半圓，即直接在頭頂的正上方通過。而當觀測者向北移動（或向南移動），天球赤道就會向南方（或北方）地平傾斜。天赤道被定義為無限遙遠（因為它是在天球上）；因此，無論觀測者在地球上的位置在何處，半圓的末端總是相交於地平線的正東和正西。在所有的緯度，天球赤道都是一個均勻的弧線。只有在地理極點，天球赤道與天文地平線相吻合，天球赤道會成為一個圓。這是因為觀測者與地球赤道的距離是有限的，但與天球赤道的距離是無限的[3]。
在天球赤道附近的天體，能夠出現在地球上大多數地方觀測者的地平線之上，並且在它們中天(經過子午線)時，以地坪座標量測是最接近赤道，也到達最高點。目前，天球赤道經過下列的這些星座[4]：
這些都是天球上很顯眼的星座。
數千年來，地球赤道的方向以及天求赤道所經過的星座，都會因為軸向進動而改變。
在地面上如何確定天赤道：舉一手與北極星成一直線，舉另一手與之成直角，所指即在天赤道上。（原理：因為北極星距離地球400光年，地球半徑與之相比長度幾乎可以忽略。因此，北極星的高度（角度）應該就約等於（北半球）觀測者所處的緯度；按上述方法舉起「另一手」 所形成的線就大致平行於赤道；又因為天球是無窮大的，觀察者與地球赤道之間的距離就可以忽略不計，因而該手所指，就無限接近於天赤道。 或者更簡單地解釋：北極星離地球極遠，因此，觀察者與北極的連線就無限接近於北極星與地心的連線；與該線垂直的線就應平行於赤道；而又因為天球是無窮大的，觀察者與地球赤道之間的距離就可以忽略不計，因而該手所指，就無限接近於天赤道。）
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