Newton’ın Kütle Çekim Yasası, bir gök cisminin hareketinin neden çembersel yörünge üzerinde olması gerektiğini de açıklar. İki gök cismi, birbirine uyguladıkları çekim kuvvetlerinin etkisiyle aslında birbirlerinden oluşan sistemin kütle merkezi etrafında döner. İki cisimden biri diğerine göre çok büyük kütleli ise kütlesi küçük olan kütlesi büyük olanın çevresinde dönüyor gibi olur. Aslında sistemin kütlemerkezi büyük kütleli cismin içinde kaldığı için görünen hareket böyledir. Yani, kural her durumda aynı olup sistemin kütle merkezi, dönme merkezidir. Güneş’in kütlesi de diğer gezegenlere göre çok büyük olduğundan bir gezegen ile Güneş’ten oluşan sistemin kütle merkezi, Güneş’in kütle merkezine çok yakındır. Aynı şekilde, Ay ve Dünya sisteminde de kütle merkezi Dünya’nın kütle merkezine çok yakındır. Bu nedenle Dünya-Ay sisteminde de Dünya’nın çok küçük bir dönme yörüngesi olacaktır. Büyük kütleli cismin küçük yörüngesindeki bu hareketi, onun yalpalama hareketi yapmasına neden olur.Örneğin Dünya’nın yalpalaması, gelgit kabartısını Ay-Dünya doğrultusunun biraz daha ilerisine taşır.Güneş-Dünya sisteminde Güneş’in yalpalaması çok küçüktür.
Brahe’in öğrencisi olan Kepler’in, gezegenlerin hareketlerine ait matematiksel bir model çıkartmak için 16 yıl uğraştığı bilinir. Kepler, uzun uğraşlardan sonra, Brahe’in, Mars’ın Güneş etrafında dönmesine ilişkin bulgularını destekleyici sonuçlara ulaşmıştır. Kepler, Güneş merkezli model için gezegenlerin Güneş çevresinde çembersel yörüngelerde dolanması fikrinin terk edilmesi gerektiğini önerdi. Bu sebeple Mars’ın yörüngesinin, odaklarından birinde Güneş’in bulunduğu bir elipsle daha doğru açıklanabileceğini göstermiştir. Daha sonra da bu çıkarımını, bütün gezegenlerin hareketlerini kapsayacak şekilde genelleştirmiştir. Gözleme dayanan ve Kepler Yasaları denilen bu yasalar, Güneş sistemine uyarlandığında üç maddede şöyle özetlenir:
- Gezegenler, odaklarından birinde Güneş bulunan elips biçimindeki yörüngelerde hareketeder.
- Gezegenlerin Güneş’e göre konum vektörleri, eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar.
- Güneş çevresinde dolanan gezegenlerin, Güneş çevresindeki dolanma periyotlarının kare-sinin, ortalama yarıçaplarının küpüne oranı sabittir.
