地球在轨道上的运动，使得地球和周围天体发生相对运动。地球自西向东公转，公转速率约为每秒30千米，这使来自于恒星的星光具有相对的运动，运动的速率和地球公转速率相同，即约每秒30千米，而方向却相反，即平行于黄道面的自东向西的运动。这样，在地球上看起来，来自这颗恒星的光线，既以每秒30千米的速率做平行于黄道面的运动，又以每秒30万千米的速率投向地球。所以，我们看到的恒星的视方向，是两种运动方向的合成。视方向同真方向之间，存在着一个差角，叫做恒星的光行差位移（如图3－30）。
它使得恒星在天球上的视位置（方向）总是偏离于恒星的真实位置（方向）。偏离的方向，就是地球公转的方向，这个方向又因为地球公转方向的变化而有季节变化。
恒星因为光行差位移，每年在天球上画出一个椭圆，叫做光行差椭圆。光行差椭圆的形状，因恒星的黄纬不同而不同。愈近于黄极（黄纬的绝对值增大方向），愈接近于圆形，相反则愈接近于一条直线（如图3－31）。
恒星光行差椭圆的半长轴，叫做恒星的光行差常数。其值大小决定于地球公转速度和光速的相对大小，而与恒星的距离无关。如地球公转速度为V，光速为c，则光行差常数的正切值为：V/c。据此计算，恒星的光行差常数为20″.496。因此，位于黄极的恒星，光行差轨迹是以20”.496为半径的圆，位于黄道的恒星，光行差轨迹是一条长为20″.496×2的直线，位于其它天空中的恒星，其光行差轨迹则是以20″.496为半长轴的椭圆。