Die Himmelsachse ist eine gedachte Linie, die durch die Pole der Himmelskugel verläuft und um die sich scheinbar der gesamte Sternenhimmel dreht. Sie ist die Verlängerung der Erdrotationsachse in den Himmel. Der Nordpol der Himmelsachse liegt nahe dem Polarstern, der dadurch als Navigationshilfe dient, da er seine Position am Himmel praktisch nicht verändert. Alle anderen Sterne scheinen um diese Achse zu kreisen. In der astronomischen Navigation ist die Himmelsachse wichtig für die Positionsbestimmung mit dem Sextanten. Die Höhe des Polarsterns über dem Horizont entspricht näherungsweise der geografischen Breite des Beobachters. Die Himmelsachse steht senkrecht zur Himmelsäquatorebene und bildet mit dem Horizont einen Winkel, der der geografischen Breite entspricht. Diese Beziehung nutzen Navigatoren für die traditionelle Positionsbestimmung auf See.