地球存在繞自轉(zhuǎn)軸自西向東的自轉(zhuǎn),平均角速度為每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)15度.在地球赤道上,自轉(zhuǎn)的線速度是每秒465米.天空中各種天體東升西落的現(xiàn)象都是地球自轉(zhuǎn)的反映.人們最早利用地球自轉(zhuǎn)作為計(jì)量時(shí)間的基準(zhǔn).自20世紀(jì)以來(lái)由于天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)是不均的.1967年國(guó)際上開始建立比地球自轉(zhuǎn)更為精確和穩(wěn)定的原子時(shí).由于原子時(shí)的建立和采用,地球自轉(zhuǎn)中的各種變化相繼被發(fā)現(xiàn).現(xiàn)在天文學(xué)家已經(jīng)知道地球自轉(zhuǎn)速度存在長(zhǎng)期減慢、不規(guī)則變化和周期性變化.通過(guò)對(duì)月球、太陽(yáng)和行星的觀測(cè)資料和對(duì)古代月食、日食資料的分析,以及通過(guò)對(duì)古珊瑚化石的研究,可以得到地質(zhì)時(shí)期地球自轉(zhuǎn)的情況.在6億多年前,地球上一年大約有424天,表明那時(shí)地球自轉(zhuǎn)速率比現(xiàn)在快得多.在4億年前,一年有約400天,2.8億年前為390天.研究表明,每經(jīng)過(guò)一百年,地球自轉(zhuǎn)長(zhǎng)期減慢近2毫秒（1毫秒＝千分之一秒）,它主要是由潮汐摩擦引起的.此外,由于潮汐摩擦,使地球自轉(zhuǎn)角動(dòng)量變小,從而引起月球以每年3～4厘米的速度遠(yuǎn)離地球,使月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期變長(zhǎng).除潮汐摩擦原因外,地球半徑的可能變化、地球內(nèi)部地核和地幔的耦合、地球表面物質(zhì)分布的改變等也會(huì)引起地球自轉(zhuǎn)長(zhǎng)期變化.地球自轉(zhuǎn)速度除上述長(zhǎng)期減慢外,還存在著時(shí)快時(shí)慢的不規(guī)則變化,這種不規(guī)則變化同樣可以在天文觀測(cè)資料的分析中得到證實(shí),其中從周期為近十年乃至數(shù)十年不等的所謂"十年尺度"的變化和周期為2～7年的所謂"年際變化",得到了較多的研究.十年尺度變化的幅度可以達(dá)到約±3毫秒,引起這種變化的真正機(jī)制目前尚不清楚,其中最有可能的原因是核幔間的耦合作用.年際變化的幅度為0.0.3毫秒,相當(dāng)于十年尺度變化幅度的十分之一.這種年際變化與厄爾尼諾事件期間的赤道東太平洋海水溫度的異常變化具有相當(dāng)?shù)囊恢滦?這可能與全球性大氣環(huán)流有關(guān).然而引起這種一致性的真正原因目前正處于進(jìn)一步的探索階段.此外,地球自轉(zhuǎn)的不規(guī)則變化還包括幾天到數(shù)月周期的變化,這種變化的幅度約為±1毫秒.地球自轉(zhuǎn)的周期性變化主要包括周年周期的變化,月周期、半月周期變化以及近周日和半周日周期的變化.周年周期變化,也稱為季節(jié)性變化,是二十世紀(jì)三十年代發(fā)現(xiàn)的,它表現(xiàn)為春天地球自轉(zhuǎn)變慢,秋天地球自轉(zhuǎn)加快,其中還帶有半年周期的變化.周年變化的振幅為20～25毫秒,主要由風(fēng)的季節(jié)性變化引起.半年變化的振幅為8～9毫秒,主要由太陽(yáng)潮汐作用引起的.此外,月周期和半月周期變化的振幅約為±1毫秒,是由月亮潮汐力引起的.地球自轉(zhuǎn)具有周日和半周日變化是在最近的十年中才被發(fā)現(xiàn)并得到證實(shí)的,振幅只有約0.1毫秒,主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的.