En revanche, la présence de forces d'attraction gravitationnelles doit se traduire par une modification du mouvement de translation qui ne peut être rectiligne et uniforme. Si on ne considère que le problème de deux corps exerçant l'un sur l'autre des forces d'attraction gravitationnelles à l'exclusion de toute autre action, trois cas seulement peuvent être distingués : la chute suivie d'un choc, la déviation, la mise en orbite. Examinons-les en simplifiant le problème et en considérant que l'un des corps (A) est fixe (il faudrait pour cela qu'il soit tenu immobile par des forces suffisantes, ce qui n'est le cas d'aucun corps dans l'espace, ou que sa masse soit très importante par rapport à celle de A pour qu'on puisse négliger ses mouvements...).

a) La "rencontre" : si le corps B a une vitesse initiale pratiquement nulle ou dans la direction de A, l'attraction de A va accélérer son mouvement : il va se mouvoir de plus en plus vite dans la direction de A... jusqu'à la rencontre avec sa surface, qui se traduit par un choc et ses conséquences (dans l'espace, il s'agit rarement d'un choc élastique comme pour des boules de billard !). C'est ce qui arrive chaque jour à de nombreuses météorites captées par le champ gravitationnel de la Terre.

b) La déviation : si, au contraire, le corps B ne se dirige pas vers A et est animé d'une vitesse très grande par rapport aux variations de vitesse occasionnées par l'attraction de A, celle-ci n'aura pour effet qu'une déformation de la trajectoire en branche d'hyperbole plus ou moins ouverte selon les conditions initiales ; B est dévié mais retrouve loin après A la vitesse qu'il avait loin avant A.

c) La mise en orbite (aussi appelée satellisation) : dans le cas où la vitesse de B n'est pas suffisante pour l'arracher à l'attraction de A (cas b) mais n'est pas non plus top faible ou orientée vers A (cas A), ce qui entraînerait la chute. Il y a alors mise en orbite de B autour de A, selon une trajectoire toujours elliptique. Une ellipse est une figure géométrique ressemblant à un cercle aplati dont l'une des constructions possibles nécessite de choisir deux points particuliers appelés foyers de l'ellipse (des explications plus détaillées sont données en IX). Dans le cas d'une mise en orbite de B autour de A, A occupe un des 2 foyers. La forme de l'ellipse (dimensions des axes et excentricité) est fixée une fois pour toutes : il suffit de connaître la vitesse de B à un instant donné (en direction, sens et intensité) pour pouvoir prédire l'ensemble de la courbe.

Si le corps A n'occupe pas une position fixe, les deux corps sont soumis à un mouvement de même nature. La Terre et le Soleil sont donc en orbite par rapport à leur centre de gravité qui est à quelques km du centre du Soleil (la masse de la Terre est évaluée à 6 x 1024 kg alors que la masse du Soleil est évaluée à 2 x 1030 kg, soit environ 330 000 fois plus). Le mouvement du Soleil, s'il était seul en présence de la Terre, serait une ellipse de quelques km de grand axe, ce que l'on peut parfaitement négliger par rapport à ses dimensions (rayon = 696 000 km soit 109 fois celui de la Terre). Qui plus est, la présence d'autres planètes de grande importance et de milliers de corps plus petits dans le système solaire rendent ces petites "vibrations" de la trajectoire du Soleil bien plus complexes... mais toujours aussi négligeables !

Le système solaire est donc, par définition, l'ensemble des corps "captés" par le champ de gravitation du Soleil, en orbite elliptique autour de lui. Certains d'entre eux ont, de plus, été captés par des corps plus gros qu'eux et sont en orbite autour de ces corps, on dit aussi qu'ils en sont des satellites. C'est le cas de notre Lune et, par extension du nom, des "lunes" d'autres planètes.

d) Conclusion :

La Terre est en orbite elliptique autour du Soleil. L'ellipse décrite par la Terre est très proche du cercle (excentricité presque nulle) puisque le périhélie (plus petite distance de la Terre au Soleil) est d'environ 149 millions de km alors que l'aphélie (plus grande distance) est de 153 millions de km. Cette très faible différence peut être négligée pour expliquer la plupart des phénomènes, on assimilera alors la trajectoire à un cercle parfait décrit en 365 jours (et des poussières dont nous reparlerons...).

Les quelques effets sérieux sur les phénomènes visibles sur Terre de l'ellipticité de la trajectoire seront abordés en IX.

La Terre décrit une courbe fermée autour du Soleil, mais aucune force ne modifie son propre mouvement de rotation ou n'en introduit un nouveau. Il vaut mieux, à ce propos, éviter des images rencontrées dans certains livres décrivant le mouvement de la Terre autour du Soleil comme celui d'un "caillou attaché à un fil" ou d'un manège : cette image laisse imaginer une liaison solide modifiant nécessairement la position de l'axe terrestre.

Il n'y a donc aucune raison pour que l'axe de rotation de la Terre change de direction à cause et au cours de cette "révolution". Dans un repère galiléen (qui a pour origine le Soleil et comme axes les directions indiquées par 3 étoiles, l'axe de la Terre garde au cours de la révolution autour du Soleil une direction fixe, c'est ainsi qu'il est possible de retrouver dans le ciel nocturne de l'hémisphère Nord une étoile fixe autour de laquelle l'ensemble des autres étoiles semble tourner ; cette étoile est, de ce fait, appelée "étoile polaire" et est approximativement dans la direction que conserve tout au long de l'année la pointe Nord de l'axe terrestre.

L'existence même d'une étoile polaire, conservant en permanence sa position dans le ciel, les photos en "pause" du ciel nocturne dans la région de l'étoile polaire en toutes saisons, sont des arguments majeurs pour démontrer ce phénomène de fixité de la direction de l'axe terrestre.

Si l'axe terrestre pointait dans une direction fixe et perpendiculaire au plan de révolution de la Terre autour du Soleil (appelé écliptique pour des raisons exposées plus loin), il n'y aurait pas de saisons : les climats existeraient de la région chaude équatoriale aux régions froides polaires, mais sans variation notable au cours de l'année. Si l'axe était dans une autre direction fixe particulière, à 90° de la précédente, contenue dans le plan de l'écliptique, nous connaîtrions des périodes longues au cours de l'année où l'un des deux hémisphères serait en permanence plongé dans la nuit, l'autre étant en permanence plongé dans le jour, ce qui ne manquerait pas de se savoir et de produire quelques climats désagréables !

La direction fixe de l'axe que nous cherchons est donc nécessairement intermédiaire entre ces deux directions. L'inclinaison de l'axe terrestre par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique est de 23° 27' (c'est donc aussi l'angle formé par le plan de l'équateur et le plan de l'écliptique).

Les saisons, surtout marquées dans les régions tempérées, proviennent du fait que la Terre présente, au cours de l'année, tour à tour, plutôt l'hémisphère Nord ou plutôt l'hémisphère Sud aux rayons du Soleil. Entre ces deux périodes, elle passe pendant quelques jours dans une position intermédiaire où l'axe Nord - Sud est perpendiculaire à la direction Terre - Soleil. L'instant exact où cette condition est rigoureusement réalisée s'appelle équinoxe.