Первым наблюдательным доказательством движения Земли вокруг Солнца стало открытие явления годичной аберрации (звездной аберрации). Земля движется по орбите со скоростью 30 км/с. Это 0,01% от скорость света. Поэтому луч света, идущий перпендикулярно земной орбите при наблюдении с Земли немного наклоняется, как капли дождя на стекле едущего автобуса, и кажется, будто звезды немного смещаются по небу — на угол равный 20,6 секунды дуги в направлении движения Земли. Спустя полгода Земля разворачивается и движется по орбите в противоположную сторону, а звезды смещаются на такую же величину в обратную сторону.
За год все звезды описывают на небе эллипсы с большой полуосью 20,6" и тем более сплюснутые, чем ближе звезда к эклиптике. При этом в целом по небу создается такой эффект, будто звезды немного сближаются друг с другом в том полушарии, в сторону которого Земля в данный момент движется.
Эффект был открыт английским астрономом Джеймсом Брадлеейм (Брэдли) в 1727 году. На самом деле Брадлей хотел измерить параллаксы звезд, чтобы определить расстояние до них, но точности приборов в то время для этого не хватало.
Звездный параллакс первым измерил В.Я. Струве в Пулковской обсерватории в 1837 году. Оказалось, что параллаксы значительно меньше секунды дуги. Их наблюдение тоже подтверждает обращение Земли вокруг Солнца.
Третьим наблюдательным подтверждением служит эффект Доплера — ежегодное смещение спектральных линий всех звезд сообразно изменениям направления орбитального движения Земли.