지구의 자전축은 마치 회전 속도가 느려지는 팽이처럼 흔들립니다. 이 흔들림을 세차 운동이라고 하며, 한 주기를 완료하는 데 약 26,000년이 걸립니다. 이는 태양과 달이 지구의 적도 부분을 잡아당겨 기울기를 바로잡으려 하기 때문에 발생합니다. 지구는 이에 저항하고, 자전축은 하늘에서 천천히 원을 그리며 회전합니다.

그 결과는 장기간에 걸쳐 나타납니다. 현재 천구의 북쪽 극은 북극성(폴라리스) 근처를 가리키고 있지만, 12,000년 후에는 베가(별자리) 근처를 가리키게 될 것입니다. 태양이 천구 적도를 가로지르는 춘분과 추분은 황도를 따라 서쪽으로 이동합니다. 이러한 이동 때문에 황도 12궁은 더 이상 그 이름이 붙여진 별자리와 일치하지 않게 됩니다.

세차 운동 또한 기후에 영향을 미칩니다. 지구 자전축의 방향 변화는 계절에 따른 햇빛 분포를 변화시킵니다. 이는 빙하기의 주기를 조절하는 밀란코비치 주기 중 하나입니다. 매년 그 영향은 미미하지만, 수천 년에 걸쳐 계절의 시기와 강도를 변화시켜 빙하의 확장을 촉발할 수 있습니다.

고대 천문학자들은 세차 운동을 관찰했습니다. 히파르코스는 자신의 시대의 별 위치를 바빌로니아 천문학자들이 기록한 것과 비교하여 변화를 발견했습니다. 그는 망원경도 없이 놀라울 정도로 정확하게 변화율을 추정했습니다.