Taivaan pallo on kuvitteellinen rakenne, jota käytetään usein tähtitieteessä ja navigoinnissa auttamaan käsittämään taivaankappaleiden suhteellista asemaa suhteessa tarkkailijaan maan päällä. Se voidaan helpoimmin kuvitella maapalloa suurempana pallona, vaikka mitään erityistä kokoa ei tarvita, joka on samankeskinen maapallolle. Tämän pallon sisäpuolelle voidaan heijastaa erilaisia Maasta havaittavia taivaankappaleita, kuten muita planeettoja ja tähtiä. Taivaallinen sfääri on siis kuvitteellinen pallo, johon erilaiset taivaankappaleet on sijoitettu helpommin keskustelemaan suhteellisesta sijoittumisestaan tarkkailijalle maan päällä kuin todellisesta sijoittelustaan maailmankaikkeudessa.
Vaikka jotkut ovat joskus pitäneet taivaallista palloa todellisena esineenä, jota usein käytettiin selittämään esineiden sijoittamista näkyvälle taivaalle, sitä pidetään nyt puhtaasti ihmisen rakenteena. Sen käyttö tieteellisillä aloilla, kuten tähtitieteessä, jatkuu yksinkertaisuutensa vuoksi, vaikka tähtitieteen opiskelijoiden on tärkeää tunnustaa, ettei tällaista alaa todella ole olemassa. Termiä “taivaallinen pallo” voidaan käyttää myös viittaamaan fyysiseen malliin, joka edustaa taivaankappaleiden suhteellista sijoittumista maapallon sisä- tai ulkopuolelle.
Yksi helpoimmista tavoista kuvitella taivaallinen pallo on ihmisen visualisoida maapallo kokonaisuutena. Pohjois- ja etelänavilta viivoja voidaan laajentaa ulospäin uusien pohjois- ja etelänapojen luomiseksi suuremman pallon sisäpuolelle. Maan pituuspiiriä ja päiväntasaajaa voidaan myös laajentaa luodakseen taivaallinen meridiaani ja päiväntasaaja, mikä luo yksinkertaisen esityksen siitä, miten maan päällä oleva tarkkailija näkee kaukaisia esineitä. Erilaisia taivaankappaleita voidaan sitten sijoittaa taivaan palloon tavalla, joka osoittaa niiden havaitun sijainnin Maasta.
Kuvitteellisen taivaan pallon luominen helpottaa taivaankappaleiden tutkimista ja niistä keskustelua. Tähtitieteen opiskelijat ymmärtävät, että eri tähtien ja planeettojen todelliset sijainnit eivät liity mitenkään siihen, miten ne havaitaan Maasta, mutta tällaisia asemia kolmiulotteisessa avaruudessa on usein vaikea ymmärtää ja käyttää. Yksittäinen taivaallinen pallo voidaan myös luoda tietylle tarkkailijalle luomalla napapiste suoraan hänen yläpuolelle, ja tästä pisteestä pohjoiseen ja etelään kulkeva meridiaani. Henkilökohtainen pallo käyttää päiväntasaajaa, joka edustaa tarkkailijan asemaa maan pinnalla, ja vaikka koko pallo voidaan luoda, vain puolet pallosta on havaittavissa milloin tahansa.