Земная ось колеблется, как вращающийся волчок, который замедляет вращение. Это колебание называется прецессией, и для завершения одного цикла требуется около 26 000 лет. Это происходит потому, что Солнце и Луна притягивают экваториальное утолщение Земли, пытаясь выпрямить наклон. Земля сопротивляется, и ось медленно описывает круг на небе.

Последствия становятся заметны в долгосрочной перспективе. Северный небесный полюс в настоящее время направлен около Полярной звезды. Через 12 000 лет он будет направлен около Веги. Равноденствия, когда Солнце пересекает небесный экватор, смещаются на запад вдоль эклиптики. Именно это смещение объясняет, почему знаки зодиака больше не совпадают с созвездиями, в честь которых они были названы.

Прецессия также влияет на климат. Изменение ориентации земной оси меняет распределение солнечного света в зависимости от времени года. Это один из циклов Миланковича, определяющих ход ледниковых периодов. В любой конкретный год этот эффект невелик, но за тысячи лет он может изменить время и интенсивность сезонов настолько, что это вызовет наступление ледников.

Древние астрономы заметили прецессию. Гиппарх сравнил положения звёзд своего времени с данными, зафиксированными вавилонскими астрономами, и обнаружил смещение. Он оценил скорость этого смещения с удивительной точностью, учитывая, что у него не было телескопа.