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En réalité, les étoiles ne sont pas fixes les unes par rapport aux autres. Mais leur mouvement est tellement lent qu'il faudrait les observer pendant des millénaires pour s'apercevoir que la forme des constellations change légèrement.
La figure montre la vitesse v d'une étoile. Les astronomes obtiennent la grandeur et la direction de cette vitesse en mesurant ses composantes, soit vt et vr .
La composante radiale vr est facilement mesurable par l'effet Doppler. La composante tangentielle vt est cependant plus compliquée à obtenir. Il faut mesurer le déplacement de l'étoile sur la sphère céleste sur une grande période de temps. Heureusement, la position des étoiles est mesurée avec précision depuis plusieurs décennies. Les astronomes utilisent les données des anciens catalogues d'étoiles.