• Rotación
• Traslación
• Precesión y nutación

La Tierra tiene una masa de 5.97x10²⁴ kg y un radio ecuatorial de 6378.14 km. No es completamente esférica sino achatada en los polos de manera que el radio hacia el polo norte o sur es 22.5 km más corto que el medido en el ecuador. La masa de la Luna es 81.3 veces más pequeña que la de la Tierra y tiene un diámetro de 3476 km.

La observación simple del Sol, la Luna y las estrellas muestra la existencia de movimientos aparentes, de Este a Oeste, que fundaron durante muchos años la creencia de que los astros realizaban desplazamientos alrededor de una Tierra fija en el espacio. Esta idea persistió hasta bien entrado el siglo XVI sin embargo, aun cuando la hipótesis de la rotación de la Tierra era generalmente admitida, no hubo una prueba concluyente hasta que Foucault realizó en el siglo XIX la experiencia del péndulo en el panteón de París. Cada 24h, exactamente 23h 56m 0.41s, la Tierra da una vuelta alrededor de un eje ideal que pasa por los polos. El sentido de la rotación es de Oeste a Este. Este fenómeno explica la sucesión de los días y las noches y el movimiento aparente de los astros.

Si la Tierra estuviese fija en el espacio y su único movimiento fuese la rotación, las estrellas ocuparían a una hora determinada la misma posición. Sin embargo esto no sucede ya que cada noche hay que adelantar la observación 3m 56 s para que las posiciones coincidan con las de la noche precedente.

La Tierra realiza una revolución alrededor del Sol describiendo una elipse ( Figura 1-1-1 ), de excentricidad muy pequeña, que tiene 930 millones de kilómetros de longitud. En este recorrido invierte aproximadamente 365 días y cuarto. Por tanto la Tierra marcha por el espacio a una velocidad de 29.5 km/s, esto es a 106000 km/h, recorriendo cada día 2544000 km. Al ser la órbita elíptica, la distancia entre la Tierra y el Sol varía en el transcurso del año. A principio de Enero alcanza su máxima proximidad, perihelio, (145.7 millones de km) y a primeros de Julio la distancia es máxima, afelio, (151.8 millones de km). La distancia media Sol-Tierra es de 150 millones de km. El eje de rotación de la Tierra forma un ángulo de 23.5^o con la perpendicular al plano de la órbita. Si ambas direcciones coincidieran no ocurrirían las estaciones.

El plano de la órbita recibe el nombre de eclíptica que deriva de eclipse, ya que es el lugar donde ocurren los eclipses de Sol y de Luna. Los elementos de esta órbita experimentan perturbaciones causadas por la atracción gravitacional de los otros planetas.

La Tierra no es completamente esférica, sino ligeramente achatada en los polos. Tiene la forma de un elipsoide y por ello la atracción gravitacional del Sol y la Luna provocan un efecto, denominado precesión ( Figura 1-1-2), que obliga al eje de rotación a describir un movimiento que genera en el curso del tiempo un cono de 47^o. La posición del polo celeste cambia en el curso de los siglos, desplazandose en sentido contrario al de la rotación de la Tierra, y por ello la denominada estrella polar no será siempre la misma. La Polar actual es una estrella de la constelación de la Osa Menor que está muy próxima a la dirección del polo norte, pero no lo señalará exactamente hasta el año 2015. Después se alejará lentamente y cuando vuelvan a coincidir habrán transcurrido 25675 años.

Sobre el eje de eje de rotación actúa también otro mecanismo perturbador. El plano de la órbita de la Luna no coincide con la eclíptica de manera que su atracción gravitacional tiene direcciones diferentes a la ejercida por el Sol. Este efecto, conocido como nutación, obliga al eje terrestre a describir un pequeño movimiento elíptico. Como resultado de las dos perturbaciones, nutación mas precesión, el eje de rotación describe una superficie levemente ondulada, caracterizada por unos bucles cuyo número es de 1300 en un ciclo completo.