地球自轉(zhuǎn)是固體的地球繞著自己的軸轉(zhuǎn)動，方向是由西向東。從天球的北極點(diǎn)鳥瞰，地球自轉(zhuǎn)是逆時針旋轉(zhuǎn)；從南極點(diǎn)上空看是順時針旋轉(zhuǎn)。

　　真正周期地球自轉(zhuǎn)的周期是一個恒星日，目前其值為23時56分4秒。但是近年來地球自轉(zhuǎn)周期在緩慢增加（即轉(zhuǎn)速緩慢減?。?，導(dǎo)致需要對全球計時器進(jìn)行調(diào)整，例如2005年12月31日全球鐘表統(tǒng)一加一秒。這樣的調(diào)整稱為閏秒。

　　轉(zhuǎn)動速度地球自轉(zhuǎn)的角速度大約是每小時15度；而表面每點(diǎn)的線速度隨緯度而變化，是赤道的線速度乘以緯度的余弦。因此赤道的線速度是最大的，兩極的線速度最小，而赤道線的速度約902.5海浬。恒星日與太陽日在像地球的一個順行平面，恒星日是短于太陽日。在時間點(diǎn)1，太陽和遙遠(yuǎn)的恒星都在頭頂上(在相同的方向上)；在時間點(diǎn)2，行星轉(zhuǎn)動360°，遙遠(yuǎn)的恒星右出現(xiàn)在頭頂上，但太陽并不在頭頂上(1→2 =一恒星日)；太陽要稍后，在時間點(diǎn)3，才會抵達(dá)頭頂上(1→3 =一太陽日)。地球相對于太陽的轉(zhuǎn)動一周的時間(從正午至正午)稱為真太陽日或視太陽日，由于地球橢圓軌道的離心率和自轉(zhuǎn)軸的傾斜，導(dǎo)致均時差的形成。這兩者都以數(shù)千年的尺度變化[1]，所以真太陽日也有周年性的變化。

　　通常，每年有兩段時期比平太陽日長，另外兩段時期比平均太陽日短[n 1]。當(dāng)真太陽日在越接近近日點(diǎn)時越長，這是因為這時的太陽看起來在黃道上移動的角度比平常大，朝向近日點(diǎn)接近時，每一天增長的時間大約在10秒鐘；反過來，當(dāng)?shù)厍虺蜻h(yuǎn)日點(diǎn)接近時，每一天的時間大約會縮短約10秒鐘。當(dāng)接近至點(diǎn)時，太陽的視運(yùn)動從黃道上投影至天球赤道上的移動量會增加，導(dǎo)致每一天可以增長約20秒鐘；但反過來，在接近分點(diǎn)時，天球赤道和黃道幾乎重合，因此沒有什么差別。通常，近日點(diǎn)和至點(diǎn)的效果結(jié)合，在接近12月22日時，真太陽日每一天可以增長30秒鐘；但是至點(diǎn)的效應(yīng)在遠(yuǎn)日點(diǎn)時會被抵銷一部分，所以約在6月19日，只會增長13秒鐘。

　　相對來說，分點(diǎn)的效應(yīng)，在3月26日(接近春分)大約比平太陽日短18秒鐘，在9月16日(接近秋分)大約短21秒鐘[2][3][4]。在一年中的真太陽日的平均長度稱為平太陽日，它包含了86,400 平太陽秒。目前，平太陽秒比SI的秒稍稍長了一點(diǎn)點(diǎn)，這是因為地球的平太陽日由于潮汐摩擦已經(jīng)比在19世紀(jì)定義當(dāng)時長了一些。在1750年至1892年之間的平太陽秒是西蒙·紐康于1895年在制作他的太陽表時制定的獨(dú)立時間單位。這個表在1900年至1983年被用來計算世界的天體歷，所以這種秒也稱為歷書秒。

　　SI秒在1967年與歷書秒是相等的[5]。地球相對于恒星轉(zhuǎn)動一周(360度)稱為恒星日，依據(jù)國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù) (IERS)的定義是86,164.098 903 691秒的平太陽時(UT1)(等于23h 56m 4.098 903 691s，或0.997 269 663 237 16平太陽日)。地球相對于歲差或平春分點(diǎn)的轉(zhuǎn)動周期，常被誤稱為恒星日，是86,164.090 530 832 88 秒的平太陽時(UT1)(等于23h 56m 4.090 530 832 88s，0.997 269 566 329 08 mean solar days)[6]，因此天文學(xué)上用的恒星日比真實的恒星日短了大約8.4 ms。無論是真實的恒星日或是天文學(xué)上用的恒星日都比平太陽日短了大約3分 56秒，平太陽日在SI是運(yùn)用IERS從 1623–2005[9]和 1962–2005的周期[10]。最近(1999年–2010年) 平太陽日的長度是86,400SI秒，變化率在0.25 ms和1 ms，必須將這些變化也添加在真實的恒星日和天文的恒星日的長度，以SI秒呈現(xiàn)它們的平太陽時。地球在慣性空間中的轉(zhuǎn)動速率是每SI秒(7.2921150 ± 0.0000001)×10?5弧度[6]乘上(180°/π弧度)×(86,400秒/平太陽日)，得到每平太陽日360.9856°，表明了在一個太陽日的地球轉(zhuǎn)動超過相對于恒星的360°。這是因為地球在接近圓形的繞日軌道上的運(yùn)動，使得地球必須在轉(zhuǎn)到對向恒星之后還得再多轉(zhuǎn)一點(diǎn)才能再度對向平太陽，使平太陽再度出現(xiàn)在同一個地點(diǎn)的同一方向上，即使相對于平太陽只是旋轉(zhuǎn)了一圈(360°)

　　。將地球每秒在赤道上旋轉(zhuǎn)的弧度乘上地球的半徑6,378,137 m (WGS84橢球) ( 2π弧度的因素在兩個項目中都被刪除)得到的速度是465.1 m/s、1,674.4 km/h或1,040.4 mi/h[11]。有些資料來源指出地球的赤道速度較低，或是只有1,669.8 km/h[12]，這是以地球的赤道周長除以24小時獲得的結(jié)果。但是，這只是不自覺的意味著只在慣性空間中旋轉(zhuǎn)了一圈，因此相對應(yīng)的時間應(yīng)該是恒星時。經(jīng)由乘平太陽日的恒星日對應(yīng)數(shù)值，1.002 737 909 350 795，可以證實這一點(diǎn)[6]，因為這會獲得前述赤道在平太陽時的速度1,674.4 km/h。

　　對地球自轉(zhuǎn)的長期監(jiān)測需要甚長基線干涉儀的座標(biāo)配合全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星雷射測距和其它衛(wèi)星技術(shù)配合著使用。這些提供了對世界時、進(jìn)動和章動等的絕對參考 。過去的數(shù)百萬年，地球的旋轉(zhuǎn)受到月球引力的交互作用影響減緩了許多：參見潮汐加速。但是有些大型的事件，像是2004年印度洋地震，就使地球的轉(zhuǎn)動加速了大約3微秒[14]。在冰河期后期的后冰河期反彈，是因為地球質(zhì)量的分部改變影響了地球的慣量，經(jīng)由角動量守恒，改變了轉(zhuǎn)動速率[15]。

　　真正周期

　　地球自轉(zhuǎn)的周期是一個恒星日，目前其值為23時56分4秒。但是近年來地球自轉(zhuǎn)周期在緩慢增加（即轉(zhuǎn)速緩慢減?。瑢?dǎo)致需要對全球計時器進(jìn)行調(diào)整，例如2005年12月31日全球鐘表統(tǒng)一加一秒。這樣的調(diào)整稱為閏秒。

　　轉(zhuǎn)動速度

　　地球自轉(zhuǎn)的角速度大約是每小時15度；而表面每點(diǎn)的線速度隨緯度而變化，是赤道的線速度乘以緯度的余弦。因此赤道的線速度是最大的，兩極的線速度最小，而赤道線的速度約902.5海浬。

　　恒星日與太陽日

　　在像地球的一個順行平面，恒星日是短于太陽日。在時間點(diǎn)1，太陽和遙遠(yuǎn)的恒星都在頭頂上(在相同的方向上)；在時間點(diǎn)2，行星轉(zhuǎn)動360°，遙遠(yuǎn)的恒星右出現(xiàn)在頭頂上，但太陽并不在頭頂上(1→2 =一恒星日)；太陽要稍后，在時間點(diǎn)3，才會抵達(dá)頭頂上(1→3 =一太陽日)。

　　地球相對于太陽的轉(zhuǎn)動一周的時間(從正午至正午)稱為真太陽日或視太陽日，由于地球橢圓軌道的離心率和自轉(zhuǎn)軸的傾斜，導(dǎo)致均時差的形成。這兩者都以數(shù)千年的尺度變化，所以真太陽日也有周年性的變化。通常，每年有兩段時期比平太陽日長，另外兩段時期比平均太陽日短[n 1]。當(dāng)真太陽日在越接近近日點(diǎn)時越長，這是因為這時的太陽看起來在黃道上移動的角度比平常大，朝向近日點(diǎn)接近時，每一天增長的時間大約在10秒鐘；反過來，當(dāng)?shù)厍虺蜻h(yuǎn)日點(diǎn)接近時，每一天的時間大約會縮短約10秒鐘。

　　當(dāng)接近至點(diǎn)時，太陽的視運(yùn)動從黃道上投影至天球赤道上的移動量會增加，導(dǎo)致每一天可以增長約20秒鐘；但反過來，在接近分點(diǎn)時，天球赤道和黃道幾乎重合，因此沒有什么差別。通常，近日點(diǎn)和至點(diǎn)的效果結(jié)合，在接近12月22日時，真太陽日每一天可以增長30秒鐘；但是至點(diǎn)的效應(yīng)在遠(yuǎn)日點(diǎn)時會被抵銷一部分，所以約在6月19日，只會增長13秒鐘。相對來說，分點(diǎn)的效應(yīng)，在3月26日(接近春分)大約比平太陽日短18秒鐘，在9月16日(接近秋分)大約短21秒鐘。

　　在一年中的真太陽日的平均長度稱為平太陽日，它包含了86,400 平太陽秒。目前，平太陽秒比SI的秒稍稍長了一點(diǎn)點(diǎn)，這是因為地球的平太陽日由于潮汐摩擦已經(jīng)比在19世紀(jì)定義當(dāng)時長了一些。在1750年至1892年之間的平太陽秒是西蒙·紐康于1895年在制作他的太陽表時制定的獨(dú)立時間單位。這個表在1900年至1983年被用來計算世界的天體歷，所以這種秒也稱為歷書秒。SI秒在1967年與歷書秒是相等的。

　　地球相對于恒星轉(zhuǎn)動一周(360度)稱為恒星日，依據(jù)國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù) (IERS)的定義是86,164.098 903 691秒的平太陽時(UT1)(等于23h 56m 4.098 903 691s，或0.997 269 663 237 16平太陽日)[6][n 2]。地球相對于歲差或平春分點(diǎn)的轉(zhuǎn)動周期，常被誤稱為恒星日[n 3]，是86,164.090 530 832 88 秒的平太陽時(UT1)(等于23h 56m 4.090 530 832 88s，0.997 269 566 329 08 mean solar days)，因此天文學(xué)上用的恒星日比真實的恒星日短了大約8.4 ms。

　　無論是真實的恒星日或是天文學(xué)上用的恒星日都比平太陽日短了大約3分 56秒，平太陽日在SI是運(yùn)用IERS從 1623–2005[9]和 1962–2005的周期[10]。

　　最近(1999年–2010年) 平太陽日的長度是86,400SI秒，變化率在0.25 ms和1 ms，必須將這些變化也添加在真實的恒星日和天文的恒星日的長度，以SI秒呈現(xiàn)它們的平太陽時。

　　地球在慣性空間中的轉(zhuǎn)動速率是每SI秒(7.2921150 ± 0.0000001)×10?5弧度[6]乘上(180°/π弧度)×(86,400秒/平太陽日)，得到每平太陽日360.9856°，表明了在一個太陽日的地球轉(zhuǎn)動超過相對于恒星的360°。這是因為地球在接近圓形的繞日軌道上的運(yùn)動，使得地球必須在轉(zhuǎn)到對向恒星之后還得再多轉(zhuǎn)一點(diǎn)才能再度對向平太陽，使平太陽再度出現(xiàn)在同一個地點(diǎn)的同一方向上，即使相對于平太陽只是旋轉(zhuǎn)了一圈(360°) [n 4]。將地球每秒在赤道上旋轉(zhuǎn)的弧度乘上地球的半徑6,378,137 m (WGS84橢球) ( 2π弧度的因素在兩個項目中都被刪除)得到的速度是465.1 m/s、1,674.4 km/h或1,040.4 mi/h[11]。

　　有些資料來源指出地球的赤道速度較低，或是只有1,669.8 km/h，這是以地球的赤道周長除以24小時獲得的結(jié)果。但是，這只是不自覺的意味著只在慣性空間中旋轉(zhuǎn)了一圈，因此相對應(yīng)的時間應(yīng)該是恒星時。經(jīng)由乘平太陽日的恒星日對應(yīng)數(shù)值，1.002 737 909 350 795，可以證實這一點(diǎn)，因為這會獲得前述赤道在平太陽時的速度1,674.4 km/h。

　　對地球自轉(zhuǎn)的長期監(jiān)測需要甚長基線干涉儀的座標(biāo)配合全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星雷射測距和其它衛(wèi)星技術(shù)配合著使用。這些提供了對世界時、進(jìn)動和章動等的絕對參考 。

　　過去的數(shù)百萬年，地球的旋轉(zhuǎn)受到月球引力的交互作用影響減緩了許多：參見潮汐加速。但是有些大型的事件，像是2004年印度洋地震，就使地球的轉(zhuǎn)動加速了大約3微秒。在冰河期后期的后冰河期反彈，是因為地球質(zhì)量的分部改變影響了地球的慣量，經(jīng)由角動量守恒，改變了轉(zhuǎn)動速率。

　　1．東、西半球發(fā)生晝夜交替；　

　　2.不同地方的時間差異；；經(jīng)度每隔15度，地方時相差一小時

　　3．物體偏向（地轉(zhuǎn)偏向力）；

　　4．日月星辰的東升西落。

　　5.一天之中桿影長度發(fā)生變化

　　6.太陽直射點(diǎn)的變化

　　極移

　　地軸在地面上的運(yùn)動，叫做極移。

　　極移的原因主要有兩種，一種是地軸對于慣性軸偏離的結(jié)果，周期大約為14個月。另一種是大氣季節(jié)性運(yùn)行導(dǎo)致，其周期為一年。還有其他一些次要的原因，極移的振幅一般不超過15米。

　　極移的結(jié)果使地球上的緯度和經(jīng)度發(fā)生變化。

　　進(jìn)動

　　天極在天球上的位置的變化稱為進(jìn)動。

　　規(guī)律性：地軸的進(jìn)動是一種圓錐形的運(yùn)動，其規(guī)律性如下：

　　圓錐軸線垂直于地球公轉(zhuǎn)軌道平面，指向黃道兩極。

　　圓錐的半徑是黃赤交角。

　　運(yùn)動的方向是自東向西，即同地球自轉(zhuǎn)的方向相反。

　　運(yùn)動的速度是每年50秒點(diǎn)29，周期是25800年。

　　表現(xiàn)：

　　表現(xiàn)為天極的周期性運(yùn)動。

　　造成北極星的變遷。

　　地球赤道面和天赤道發(fā)生系統(tǒng)性的變化。

　　二分二至點(diǎn)每年在黃道上以50秒點(diǎn)29的速度西移。（歲差）

　　使回歸年小于恒星年

　　原因

　　第一，地球形狀

　　因為地球是一個明顯的扁球體，所以隆起的部位所受的附加引力總是稍大于另一側(cè)。二者之間的差值，總是存在于接近日月的一側(cè)。

　　第二，黃赤交角

　　由于黃赤交角的存在，使得日月經(jīng)常在赤道面以外對赤道隆起施加引力。這樣上述引力差就成為一個力矩，使得地軸趨近黃軸，天極趨近黃極。

　　第三，地球自轉(zhuǎn)

　　因為上述的引力差，給地球的自轉(zhuǎn)的角動量增加了一個增量，使得地球的自轉(zhuǎn)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就是地軸的進(jìn)動，也就是歲差。