地球的自轉軸像一個逐漸減速的陀螺一樣擺動。這種擺動稱為歲差，完成一個週期大約需要26000年。這是因為太陽和月亮拉扯著地球赤道隆起，試圖修正地軸的傾斜。地球抵抗著這種拉力，自轉軸便在天空中緩慢地畫出一個圓圈。
這些影響會在漫長的時間尺度上顯現出來。目前，北天極指向北極星附近。 12000年後，它將指向織女星附近。太陽穿過天赤道的分點，會沿著黃道向西漂移。正是這種漂移，導致黃道十二宮不再與它們最初命名的星座重疊。
歲差也會影響氣候。地球自轉軸方向的變化會改變陽光在各個季節的分佈。這是米蘭科維奇循環之一，也是冰河時期週期的組成部分。這種影響在任何一年都微乎其微，但數千年來，它足以改變季節更替的時間和強度，從而引發冰川推進。
古代天文學家注意到歲差現象。喜帕恰斯將他那個時代的恆星位置與巴比倫天文學家記錄的位置進行比較，發現了一種偏移。考慮到他當時沒有望遠鏡，他對歲差速率的估計精度令人驚訝。
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