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由于地球绕日公转，太阳看起来好像是在天穹的繁星之间由西向东运行，它所走的路线夏天在赤道以北，冬天在赤道以南，这种表现的太阳轨道就是黄道。因为太阳和地球都永远在地球轨道面上，所以地球轨道面和黄道面是同一个平面，两种叫法可以互换使用。黄道在天穹上和天赤道有两个交点：一点是视太阳由南向北穿过赤道的春分点；另一点是秋分点。太阳在一年里先后穿行于黄道十二个星座，它们好像是太阳的行宫，所以又称黄道十二宫。
地球轨道的偏心率虽然只有 0.017，地球在轨道上运行的速度仍然有明显变化，反映出来是太阳在黄道上走得快慢不同。每年春分到秋分地球在远
日点一侧，运行较慢，共约需 185 天；而由秋分到第二年春分则在近日点一侧，运行较快，只需约 180 天。这正是开普勒第二定律的反映。
月亮绕地球运行的公转是产生月相变化和形成日月食的原因。月亮与地球的平均距离是 38.4 万千米，绕地一周需用 27.3 天。这个周期不是两次满月的间隔，而是以天空的恒星为背景所观测到的周期，因此叫恒星月。在这期间地球在自己的公转轨道上向前运行了一段，月亮、地球和太阳的相对位置有了变化。例如原来月亮在太阳和地球当中，经过一个恒星月之后，以遥远的恒星为准，月地的相对位置已经和上次一样，但是月亮却还没有来得及第二次走到太阳和地球中间，大约还差 27°，需要再过一段时间才能到达。月亮先后两次到达太阳和地球当中所间隔的时间叫做朔望月，长度是 29.5 天。
月相变化是因为太阳、地球和月亮相互位置的变化，使我们看到被太阳照亮的月亮部位不同而形成的。当月亮处在日地之间时，面对地球的是阴暗面，称为朔，即农历初一；月亮转到日地联线对面时是满月，称为望，即农历十五。中间还有娥眉月和上弦、下弦。两次朔日或两次望日之间所经历的时间就是朔望月。
在朔日如果月亮刚好穿过地球的轨道面或在附近，它就会把影子投到地球上形成日食，月影经过的地带就是日食带。由于太阳整个圆面都发光，所以月亮投射出的影子分本影和半影两部分。在本影区内月亮完全把太阳遮挡住，而半影区只部分遮挡住太阳。月亮的本影投射到地球上就会发生日全食。在锥形本影经过的地带可以看到日全食，在锥形半影扫过的区域，太阳不会被月亮全部遮挡，只能看到日偏食。在一次日全食中可以看到偏食的地带远比能够看到全食的地带为大。月亮在椭圆轨道运行，距地时近时远，因此有时月亮即使正好处在太阳和地球当中，本影的锥尖却不够长无法投射到地球上，这时月亮距地较远，它的盘面比太阳圆面小，就会形成日环食。本影的锥尖未达到地面，在锥尖的延长线所指位置附近可以看到日环食，半影区内其它地方只能看到偏食，如果在望的时候月亮刚好穿过地球轨道面，月亮就会走到地球的本影里面而接受不到阳光，这样就会形成月食。
很明显，并不是每个月的朔望日都会发生日月食，只有在朔望时月亮凑巧十分靠近或穿过地球轨道面时才会发生日月食。月亮绕地运行的轨道面即通常称为白道面的平面，既不和黄道面重合又不和地球的赤道面重合，所以月亮的运动看起来显得特别复杂。
发生日食的机会比发生月食的机会多。每年都至少会发生两次日食，两次之间大约相隔半年。最多一年之内可以发生五次日食，它们分为三组，其中两组连续两个月都发生日食，另外相隔约半年还有一次单独日食。日食的发生次数虽多，但月影特别是月亮本影锥尖在地球上扫过的面积每次都极为有限，所以对任何一个具体地点平均经过二三百年才能遇见一次日食。月食每年最多只有三次，有些年份甚至一次月食也不发生。但是每次发生月食在夜间的半个地球上都能见到，所以看到月食的机会反而较多。每年日月食总数不会超过七次。
月亮绕地运行还影响海水和潮汐。月亮对地球上各点的距离不同，对地球各部分的引力也不相同。面对月亮的部分距离最近引力最强，地心处次之，背着月亮的一面距离最远引力最小。如果地球完全是刚性固体不会变形，各部分受到的引力差别从整体上起不了什么作用，合起来相当于加在地心处的
总引力。但是地球并不是理想的刚体，更何况表面还有广阔的海洋，能流动的海水是可以随受力情况而变形的。其结果是受引力最强处向月亮移动的加速度最大，地心次之，背着月亮的一面引力最弱加速度也最小。这些力总合的作用是维持地球和月亮相互绕行，但是由地球本身来看，面向月亮的部分向月亮靠拢的趋势强，而背着月亮的部分却跟不上整体的行动。结果不论面对或背向月亮的部分都有离开地心的趋势，也就是说它们都受到向外拉的力，海水受这种力的作用在两个方向上都会凸起来形成海潮。这种引起海水潮汐的力就叫做潮汐力或引潮力。一个天体的质量越大或者和周围物体距离越近，它所施加给周围物体的潮汐力就越大。在中子星或黑洞附近潮汐力可能会大到任何物体都要被撕扯碎裂的地步。潮汐力虽然是万有引力的一种表现，但它是不同距离上引力的差值，所以不再与距离的平方成反比而是与距离的三次方成反比。太阳对地球的潮汐力就因为它的距离比月亮远得多，不像月亮对地球的潮汐力那么强。
所谓潮汐原是指在朝朝夕夕的昼夜周期里，日月潮汐力使海水涨落的变化。太阳和月亮的引潮力还以朔望月为周期。在朔日或望日，太阳、地球和月亮在一条线上，日月潮汐力方向相同，形成大潮。中秋钱塘江大潮就如万马奔腾蔚为壮观。
地球反过来自然会向月亮施加更为强大的潮汐力。月亮早期表面由熔岩覆盖的时候，潮汐力会使熔岩发生涨落的流动。由于熔岩粘滞性很大，流动起来摩擦阻力很大，就使月亮转慢起来，最后达到自转周期和公转周期相等为止。这时月亮固定用一个稍微向外突起的面对着地球，不再有熔岩的流动和涨落，这就是月亮以及已测得自转周期的卫星全部是同步自转的原因。再反过来看地球，地球上海水的潮汐也同样有摩擦力。虽然比熔岩流动给月亮的阻力小，却同样能使地球自转减慢。现在已经测出，地球的自转周期每 100 年大约延长 1 毫秒的样子。有很多证据证明在远古时代地球每年自转 400 多次，而不是现在这样 365 次多一点。
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