Molti fenomeni naturali sono ciclici: si ripetono allo stesso modo dopo intervalli di tempo pressoché uguali. Col termine periodo (dal greco peri-odeyo = giro attorno) si indica il lasso di tempo dopo il quale gli oggetti coinvolti nel fenomeno ciclico, partiti da una data configurazione iniziale, vi fanno ritorno. Il fenomeno ciclico più noto e riproducibile è il moto del pendolo; ma gli esempi più appariscenti riguardano l'ambito astronomico.

Nel pendolo semplice un filo di massa trascurabile, flessibile e anelastico, fissato a un'estremità, sostiene un oggetto pesante, di dimensioni trascurabili. Il periodo del pendolo semplice è il tempo che l'oggetto pesante, lasciato andare quando il filo forma con la verticale un dato angolo iniziale, impiega per tornare al punto di partenza. Il periodo — come Galileo (1564-1642) stabili per primo — è proporzionale alla radice quadrata della lunghezza del filo; ma non cambia se si muta la massa dell'oggetto. Galileo osservò che, per piccole oscillazioni, il periodo di un pendolo è anche indipendente dal valore dell'angolo iniziale (isocronismo).

La Terra ruota sul proprio asse da ovest verso est. Il suo periodo di rotazione è determinabile misurando il tempo intercorrente fra due osservazioni successive di uno stesso astro al meridiano del luogo. Se si assume come riferimento il Sole, il periodo di circa 24 ore si chiama giorno solare. Se invece ci si riferisce a una stella, il periodo di circa 23 ore e 56 minuti prende il nome di giorno siderale (dal latino sideralis = relativo alle stelle). La differenza fra le durate dei due giorni nasce dal concomitante spostamento della Terra lungo l'orbita. Lo spostamento fa apparire il Sole proiettato più a est sullo Zodiaco di circa 1° ogni giorno e quindi ne ritarda l'osservazione al meridiano di circa 4 minuti rispetto a una stella.

Nell'antica astronomia geocentrica, dove la Terra era ritenuta immobile, si misuravano per il giorno solare e per il giorno siderale durate simili alle odierne; diversi erano però i fenomeni alla base dei due periodi. Per la diversa prospettiva, la rotazione diurna della sfera delle stelle fisse da est verso ovest determinava la durata del giorno siderale, mentre la poco più lenta rotazione del Sole, sempre da est verso ovest, determinava il giorno solare.

La Terra percorre la propria orbita con un periodo di rivoluzione determinabile rispetto al Sole o alle stelle. Si chiama anno siderale il periodo di 365 giorni, 6 ore e 48 minuti compreso fra due osservazioni successive del Sole nello stesso punto dello Zodiaco. Si chiama invece anno tropico il periodo di 365 giorni, 6 ore e 28 minuti compreso fra due osservazioni successive del Sole all'equinozio primaverile. I venti minuti di differenza fra i due anni nascono dalla precessione equinoziale. Mutando la direzione dell'asse terrestre, la precessione anticipa la posizione degli equinozi sullo Zodiaco di circa 50" d'arco annui.

Nell'antica astronomia geocentrica, dove la Terra era ritenuta immobile, si misuravano per l'anno siderale e per l'anno tropico durate simili alle odierne; diversi erano però i fenomeni alla base dei due periodi. Partendo dall'equinozio primaverile, il Sole correva oggettivamente lungo l'eclittica da ovest verso est e tornava all'equinozio dopo un anno tropico. Pochi minuti dopo si compiva l'anno siderale; il Sole raggiungeva quelle stelle fisse che l'anno prima si trovavano all'equinozio ma che, per effetto della precessione equinoziale, interpretata come moto intrinseco della sfera delle stelle fisse, erano di poco slittate verso est.

Si riconoscono nel moto di un pianeta due periodi, uno rispetto al Sole e uno rispetto alle stelle fisse. Il periodo sinodico (dal greco *synodikós = rispetto alla congiunzione) è il tempo medio dopo il quale il pianeta, partito da una certa distanza angolare dal Sole (elongazione), vi ritorna. Il periodo siderale è il tempo medio compreso fra due passaggi successivi del pianeta nello stesso punto dello Zodiaco.

Nell'attuale astronomia eliocentrica, dove i moti planetari si compiono attorno al Sole, il periodo siderale equivale al periodo orbitale del pianeta. Nell'antica astronomia geocentrica, dove i moti avvenivano attorno alla Terra immobile, si misuravano periodi siderali simili agli odierni per i tre pianeti superiori al Sole – che oggi chiamiamo esterni all'orbita terrestre – allora noti: Marte, Giove e Saturno. Erano invece diversi i periodi siderali di Mercurio e di Venere. I due pianeti inferiori – che oggi chiamiamo interni – mostravano di non allontanarsi mai troppo dal Sole e apparivano perciò condividerne il moto siderale annuo.

Pianeta / Periodo siderale / Periodo sinodico

Mercurio / 88 d (geocentrico: 1 a) / 116 d

Venere / 225 d (geocentrico: 1 a) / 219 d

Marte / 1 a 322 d / 2 a 49 d

Giove / 11 a 315 d / 1 a34 d

Saturno / 29 a 167 d / 1 a 13 d

Urano / 84 a 7 d / 1 a 4 d

Nettuno / 164 a 280 d / 1 a 2 d

Plutone / 247 a 249 d / 1 a 1 d