Selon la NASA, le mouvement rétrograde apparent des planètes est causé par la différence des vitesses orbitales des planètes. Par exemple, puisque Mars met à peu près deux fois plus de temps pour faire un tour le soleil comme la Terre, lorsque la Terre passe Mars en orbite, l'illusion d'un mouvement rétrograde se produit.
La NASA explique l'illusion en comparant les planètes à des voitures de course sur une piste ovale. Alors que la Terre vient de derrière pour dépasser Mars, puisque la Terre met environ la moitié du temps pour effectuer un tour, tous les deux ans, il semble que Mars se déplace de haut en bas. Au fur et à mesure que la Terre se déplace le long de son orbite courbe, l'illusion disparaît et Mars semble à nouveau se déplacer en ligne droite. De plus, les orbites de la Terre et de Mars ne sont pas tout à fait dans le même plan et sont légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre. Cela provoque une autre illusion dans laquelle Mars se déplace en zigzag, par opposition à une boucle arrière. L'illusion se produit non seulement avec Mars mais toutes les autres planètes qui orbitent plus loin du soleil. Selon l'Université LaSalle, Copernicus est crédité des premiers modèles qui représentent notre compréhension actuelle du mouvement rétrograde, et le modèle a été affiné par Kepler.
