軌道力学
ヨハネス・ケプラーは、高い正確性で惑星の軌道のモデル化に成功した最初の人物であり、1605年にケプラーの法則を発表した。アイザック・ニュートンは、天体の運動のより一般的な法則を1687年の著書『自然哲学の数学的諸原理』の中で発表した。
太陽系
ケプラーの法則では、太陽を公転する物体の軌道について示されている。この法則によると、太陽を公転している物体は太陽を一つの焦点として、楕円で公転している。太陽に近い（軌道長半径が小さい）物体は、より太陽の重力の影響を受けるため、高速で公転するようになる。楕円軌道では、公転する度に軌道が変化し、太陽に最も接近する位置は近日点、最も離れる位置は遠日点と呼ばれる。惑星の軌道はほぼ円形だが、小惑星や彗星、太陽系外縁天体は極端な楕円軌道になっている事が多い。こうした天体の軌道は数値モデルを用いて予測する事が出来る。