Одна из важных задач астрономии — определение характеристик звезд, в том числе экваториальных координат, собственных движений и лучевых скоростей, звездных величин, спектральных классов, температур, кривых изменения блеска (у переменных звезд) и др. Эти характеристики используются как в научных исследованиях (например, при изучении строения и развития звездных систем), так и при решении отдельных практических задач (например, в геодезии, навигации).
Результаты таких определений публикуются в виде упорядоченных списков, которые называются звездными каталогами. В зависимости от содержания каталога и принципа выбора включенных в него объектов различают астрометрические каталоги, общие каталоги, каталоги переменных звезд, ярких звезд и т. п. Звезды в звездных каталогах обычно располагают в порядке увеличения их прямых восхождений. Название каталога с указанием номера, под которым в каталоге записана та или иная звезда, используется в качестве обозначений (имен) звезд.
Особое значение имеют звездные каталоги положений, содержащие точные экваториальные координаты звезд в некоторый момент времени (эпоха каталога). Все положения звезд в каталоге относятся к одной системе небесных координат, и, таким образом, каталог сам как бы определяет эту координатную систему. Составлением таких каталогов занимаются многие обсерватории мира. В частности, большое значение в этой области астрономии имеют работы Пулковской обсерватории в СССР.
Каталоги, эпохи которых отличаются на несколько лет, могут быть объединены в фундаментальный звездный каталог. При этом точность каталога повышается, а разница эпох отдельных каталогов позволяет вычислить также и собственные движения звезд. Фундаментальные звездные каталоги наиболее точные. Лучшим в настоящее время считается Четвертый фундаментальный каталог (FK4), содержащий сведения о 1535 звездах по всему небу. В системе координат, определяемой этим каталогом, вычисляются все астрономические ежегодники.
Каталоги, полученные приблизительно в одно и то же время, могут быть объединены в сводный каталог. Сводные каталоги менее точны, чем фундаментальные, и, как правило, создаются для решения какой-либо определенной задачи. Примером может служить сводный каталог Смитсоновской обсерватории в США, содержащий положения 258 997 звезд и созданный для обеспечения наблюдений искусственных спутников Земли.
Наиболее древний из дошедших до нас каталогов положений звезд составлен китайским ученым Ши Шеном в IV в. до н.э. (800 звезд). Значительным вкладом в развитие астрономии явились каталоги древнегреческого ученого Гиппарха, узбекского астронома Улугбека, датского астронома Тихо Браге. Эти каталоги были составлены путем наблюдений без оптических телескопов.
После изобретения телескопа число каталогов быстро растет, одновременно увеличивается их точность. За промежуток времени около 200 лет точность астрономических измерений возросла приблизительно в 10 раз. В ближайшие годы ожидается ее резкое увеличение еще не менее чем в 10 раз в связи с применением принципиально новой техники, в частности радиоинтерферометров со сверхдальней базой.
Чтобы облегчить отыскание той или иной звезды на небе, составляются звездные карты, на которых звезды обозначают кружками различного диаметра — в зависимости от их звездной величины. Чтобы звезды можно было отыскать на карте по их координатам, карта снабжается координатной сеткой.
Большое значение имеют фотографические атласы, представляющие собой набор репродукций фотографий звездного неба.
Наряду со специальными звездными атласами, представляющими собой комплекты карте нанесенными на них звездами данного звездного каталога, издаются звездные атласы, предназначенные для первоначального ознакомления с небом; они используются также при наблюдениях, не требующих достаточно большой точности. К числу таких звездных атласов относятся «Звездный атлас» А.А. Михайлова (объекты ярче 5,5 визуальной звездной величины), «Учебный звездный атлас» А.Д. Марленского. Для работы с небольшими астрономическими инструментами удобны «Звездный атлас» А.А. Михайлова (все объекты ярче 8,25 визуальной звездной величины) и «Небесный атлас» А. Бечваржа (все объекты ярче 7,75 фотографической звездной величины).
