Parmi les nombreuses notions définies par Newton, il en est un qui est d'une importance particulière pour la compréhension des développements ultérieurs de l'astro-physique, celle du système de référence galiléen.

Rappelons tout d'abord le principe d'inertie: un corps sur lequel aucune force n'agit est soit au repos, soit animé d'un mouvement rectiligne à vitesse constante.

Imaginons qu'une balle repose sur la plate-forme arrière d'un camion. Que le camion soit immobile ou qu'il roule en ligne droite à vitesse constante, le principe d'inertie est respecté (pour les fins de l'illustration, on imagine évidemment la route sans aspérités et parfaitement plane). Mais si le camion accélère, freine brusquement ou vire à droite, il est évident que la balle ne restera pas immobile sur la plate-forme. Newton, qui avait saisi ce lien entre le système de référence - le camion - et le principe d'inertie, précisa en 1687 que les mouvements des corps dans un espace donné sont les mêmes, que cet espace soit au repos ou se déplace à vitesse constante en ligne droite. En d'autres termes, le principe d'inertie ne s'applique que si le lieu dans lequel se produit le phénomène est au repos ou à vitesse rectiligne constante. C'est ce qu'on appelle le système de référence galiléen.

Notons que le concept de force centrifuge s'analyse en fonction du système de référence galiléen. Si une voiture emprunte un virage à grande vitesse, les passagers sentent qu'une force tend à les ramener dans le sens de la courbe alors qu'ils ont l'impression d'être projetés par une seconde force hors de la courbe, en ligne droite. Cette seconde force, centrifuge, est imaginaire. Seule s'exerce la première force, centripète. Dans un système de référence galiléen, la force centrifuge n'existe pas.

La terre, qui tourne autour de son axe en une journée, n'est pas à strictement parler un système de référence galiléen mais plutôt un système de référence en rotation. C'est dans ce contexte que l'on doit comprendre la force centrifuge de la lune.