L'axe de la Terre oscille comme une toupie qui ralentit. Cette oscillation, appelée précession, dure environ 26 000 ans pour accomplir un cycle complet. Elle est due à l'attraction exercée par le Soleil et la Lune sur le renflement équatorial de la Terre, qui tend à corriger son inclinaison. La Terre résiste et son axe décrit lentement un cercle dans le ciel.

Les conséquences sont visibles sur le long terme. Le pôle céleste nord pointe actuellement près de Polaris, l'étoile polaire. Dans 12 000 ans, il pointera près de Véga. Les équinoxes, points où le Soleil traverse l'équateur céleste, se déplacent vers l'ouest le long de l'écliptique. C'est cette dérive qui explique pourquoi les signes du zodiaque ne correspondent plus aux constellations dont ils portent le nom.

La précession des équinoxes influe également sur le climat. L'évolution de l'orientation de l'axe terrestre modifie la répartition de la lumière solaire au fil des saisons. Il s'agit d'un des cycles de Milankovitch qui rythment les périodes glaciaires. Son effet est faible chaque année, mais sur des milliers d'années, il peut décaler le calendrier et l'intensité des saisons suffisamment pour déclencher des avancées glaciaires.

Les astronomes de l'Antiquité avaient déjà observé la précession des équinoxes. Hipparque compara les positions des étoiles de son époque à celles enregistrées par les astronomes babyloniens et constata un décalage. Il estima la vitesse de ce décalage avec une précision surprenante, compte tenu du fait qu'il ne disposait pas de télescope.