La mayoría de los objetos que órbitan, se mueven a lo largo de trayectorias elípticas. Una elipse es una forma que se se podría describir como un círculo u óvalo «estirado hacia afuera». Una elipse puede ser muy larga y delgada, pero también redonda casi como un círculo. Para especificar cuán circular (o no) es una elipse, los matemáticos y astrónomos emplean una medición denominada excentricidad.
Una elipse con pequeña excentricidad, que posea un valor de 0,1 ó 0,2 será casi un círculo perfecto. Una elipse larga y delgada puede poseer una excentricidad de 0,8 ó 0,9. La excentricidad de una elipse debe ser siempre menor a 1, pero puede aproximarse bastante a 1, como 0,99 ó 0,999…
Un círculo tiene una excentricidad de valor cero y se considera una clase especial de elipse, al igual que un cuadrado se tiene en cuenta como un tipo especial de rectángulo.
De nuestro sistema solar, las órbitas de Mercurio y el planeta enano Plutón son ejemplos de una gran excentricidad en las órbitas planetarias. Mercurio tiene una excentricidad de 0,20563 y Plutón 0,24880766. Generalmente los cometas poseen órbitas de excentricidad extrema. Un ejemplo sería el cometa Halley, que tiene una excentricidad en la órbita de 0,967990.
A continuación se muestra un listado de excentricidades de varios cuerpos celestes por orden de perfección; también se especifican los kilómetros de diferencia entre el punto más cercano (perihelio) y lejano (afelio) respecto al sol:
Venus – 0,0068 – 1,4 millones de km.
Neptuno – 0,00859 – 77,2 millones de km.
La Tierra – 0,0167 – 5 millones de km.
Urano – 0,04718 – 271,2 millones de km.
Jupiter – 0,04839 – 75,9 millones de km.
Saturno – 0,05415 – 158,8 millones de km.
Ceres – 0,07934 – 65,6 millones de km.
Marte – 0,0934 – 42,6 millones de km.
Mercurio – 0,2056 – 23,8 millones de km.
Palas – 0,23094 – 191,5 millones de km.
Plutón – 0,2488 – 2935,4 millones de km.
Juno – 0,2553 – 204 millones de km.
Como se puede apreciar, Venus es el que tiene una órbita lo más parecida a una circunferencia perfecta, seguido de Neptuno.
Cuando un objeto continua un recorrido elíptico al girar alrededor de otro cuerpo más grande, el objeto que posea mayor tamaño no se encontrará necesariamente en el centro de la elipse. Es entonces cuando el punto central del cuerpo, denominado foco de la elipse, se encontrará desalineado del centro. Cuanto mayor sea la excentricidad, más descuadrado se encontrará el foco del centro. Esto evidencia que durante la trayectoria de una órbita, los cuerpos se acercan o alejan más del cuerpo central mientras orbitan.
En una órbita alrededor del Sol, se denomina perihelio al punto en que el cuerpo se encuentra más cerca del Sol, y se llama afelio (del griego «lejos del sol») al punto más lejano. Cuando la excentricidad de una órbita está más acentuada, significa una diferencia mayor entre la distancia del perihelio y el afelio. La Tierra se encuentra tan sólo un 3% más lejos del afelio del Sol que del perihelio, mientras que la distancia del afelio de Plutón con respecto al Sol es un 66% mayor a la distancia del perihelio.
La fuerza de gravedad nos muestra que un cuerpo de menor tamaño que se mueva en presencia de un cuerpo más masivo (como un planeta, asteroide o cometa orbitando alrededor del Sol; o un satélite que orbite a un planeta) continuará una trayectoria con una forma denominada «sección cónica«. Si nos imaginamos cortando un cono tridimensional en varios ángulos sobre un plano bidimensional, los «fragmentos» resultantes serán secciones cónicas. Los círculos y elipses son secciones cónicas, de igual manera que las parábolas y las hipérbolas.
Un círculo tiene una excentricidad de cero, mientras que una elipse posee una excentricidad que oscila entre cero y 1. Una parábola tiene una excentricidad de valor 1 exacto, mientras que las hipérbolas poseen excentricidades mayores a 1. Las trayectorias parabólicas e hiperbólicas no se consideran órbitas, ya que son resultado del pasaje cercano de un cuerpo dominante, mientras que las órbitas son fruto de repetidos acercamientos.
Algunos cometas (como el famoso cometa Halley) siguen una órbita elíptica que les aproxima una y otra vez al sistema solar interno, aunque en algunas ocasiones sea tras largos intervalos (75 años para el cometa Halley). Otros cometas se hallan en órbitas hiperbólicas y visitan al sistema solar interno tan sólo una vez, antes de dirigirse hacia el espacio interplanetario para no volver jamás.
