قياس الاتجاه والموقع. تساعد النجوم صانعي الخرائط، والطيارين، والبحارة في تحديد الاتجاهات والمواقع، فالنجم الشمالي مثلًا، يستخدم موجهًا للاتجاه الشمالي لأن هذا النجم دائمًا يظهر في المكان نفسه فوق القطب الشمالي. ودوران الأرض حول نفسها يجعل السماء تبدو كأنها تدور كل ليلة. ويرى المراقب، في شمال خط الاستواء، أن النجوم تدور حول نقطة فوق القطب الشمالي. والنجم الشمالي قريب من هذه النقطة في السماء ويبدو متحركًا قليلًا.
ويمكن أن يستخدم النجم الشمالي لقياس خطوط العرض أيضًا، حيث يستخدم المراقب آلة السُّدسية لقياس الزاوية التي يظهر بها النجم فوق الأفق الشمالي. وتمثل هذه الزاوية خط عرض المراقب. فعند خط عرض 45°، على سبيل المثال، يكون نجم الشمال واقعًا بزاوية 45° فوق الأفق الشمالي.
ويقيس الطيارون والملاحون مواقعهم بالملاحة الفلكية. وهذه الطريقة تقوم على فكرة أن النجم يكون تمامًا فوق موقع أرضي عند وقت معين. ويتغير الموقع الأرضي للنجم، ويظهر كأنه متحرك من الشرق إلى الغرب. ويوضح كتاب يدعى التقويم المواقع الأرضية لعدة نجوم في أوقات مختلفة. ولإيجاد مواقعها، يقيس المراقب الزاوية للنجم باستخدام آلة السدسية، ويسجل وقت القياس بالضبط. وينظر بعد ذلك إلى الموقع الأرضي في كتاب التقويم. ثم يستخدم زاوية النجم لإيجاد بُعد موقعه عن موقع النجم الأرضي. وبإعادة العملية مع نجمين آخرين، يحدد موقعه . انظر: الملاحة.
قياس الوقت (الزمن) . يقاس الوقت عن طريق حركتي الأرض الأساسيتين: 1- دورانها حول نفسها، 2- حركتها حول الشمس، وهاتان الحركتان للأرض تسببان تغيرًا في موقع الشمس والنجوم الأخرى.