地球自轉(zhuǎn)：地球繞自轉(zhuǎn)軸自西向東的轉(zhuǎn)動，從北極點(diǎn)上空看呈逆時針旋轉(zhuǎn)，從南極點(diǎn)上空看呈順時針旋轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)軸與黃道面成66.34度夾角，與赤道面垂直。關(guān)于地球自轉(zhuǎn)的各種理論目前都還是假說。
地球自轉(zhuǎn)是地球的一種重要運(yùn)動形式，自轉(zhuǎn)的平均角速度為4.167×10^-3度/秒，在地球赤道上的自轉(zhuǎn)線速度為465米/秒，在緯度40度時約為355米/秒。地球自轉(zhuǎn)一周耗時23小時56分4秒，公轉(zhuǎn)了約0.986度，按地球自轉(zhuǎn)速度折合3分56秒，自轉(zhuǎn)加上公轉(zhuǎn)的時間共24小時。約每隔10年自轉(zhuǎn)周期會增加或者減少千分之三至千分之四秒，由此推算，4億年前，地球自轉(zhuǎn)一周只要22小時。
早期發(fā)現(xiàn)
其實(shí)，古希臘的費(fèi)羅勞斯、海西塔斯等人早已提出過地球自轉(zhuǎn)的猜想，中國戰(zhàn)國時代《尸子》一書中就已有“天左舒，地右辟”的論述，而對這一自然現(xiàn)象的證實(shí)和它被人們所接受，則是在1543年哥白尼日心說提出之后。
時間概念
地球自轉(zhuǎn)是地球的一種重要運(yùn)動形式，自轉(zhuǎn)的平均角速度為7.292×10^-5弧度/秒，在地球赤道上的自轉(zhuǎn)切向速度為465米/秒，而在緯度40度時約為355米/秒。
格林威治時間所說的一秒是一天的8.641萬分之一，而1972年制作的地球時鐘所定義的一秒是從銫[sè]原子中放射出的光振動91億9千2百63萬1千7百70次所需要的時間。
與銫原子振動數(shù)能維持一定速度相比，以地球的自轉(zhuǎn)為準(zhǔn)的格林威治標(biāo)準(zhǔn)時間是發(fā)生變化的，閏秒就是為了解決這種問題產(chǎn)生的一種時間概念。
ω=2π/（24*3600s)=7.27/100000rad/s。
地球在自轉(zhuǎn)時同時公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)一周需用23小時56分4秒，公轉(zhuǎn)了約0.986度，按地球自轉(zhuǎn)速度折合3分56秒，時間，自轉(zhuǎn)加上公轉(zhuǎn)用的時間共24小時。經(jīng)度每隔15度，地方時相差一小時。
自轉(zhuǎn)意義
晝夜交替
1.產(chǎn)生原因：地球不發(fā)光也不透明，地球的自轉(zhuǎn)。
2.周期：1個太陽日，即24小時。
3.晨昏線含義：晝夜半球的分界線，包括晨線和昏線。晨昏線的判讀：①自轉(zhuǎn)法：順地球自轉(zhuǎn)方向，由夜進(jìn)入晝，為晨線；由晝進(jìn)入夜為昏線。②時間法：赤道上地方時為6點(diǎn)對應(yīng)的為晨線；赤道上的地方時為18點(diǎn)，對應(yīng)的為昏線。③方位法：夜半球東側(cè)為晨線，西側(cè)為昏線；晝半球東側(cè)為昏線，西側(cè)為晨線。
地方時和區(qū)時
1.地方時
地方時的概念：以本地子午面作起算平面，根據(jù)任意時天體所確定的時間，均稱該地的地方時。
產(chǎn)生的原因：東邊的地點(diǎn)比西邊的地點(diǎn)先看到日出，東邊地點(diǎn)的時刻較早，西邊地點(diǎn)的時刻較晚。
計算方法：所求地點(diǎn)的時間=已知地點(diǎn)的時間±（兩地相隔的經(jīng)度數(shù)÷15°）×1小時（所求地點(diǎn)在已知地點(diǎn)以東用“+”，反之用“-”）。
2.時區(qū)和區(qū)時
時區(qū)的含義：時區(qū)是指同一時間制度的區(qū)域。
時區(qū)的劃分：全球共劃分為24個時區(qū)，以本初經(jīng)線為基準(zhǔn)，從7.5°W向東至7.5°E，劃分為一個時區(qū)，叫中時區(qū)或零時區(qū)。在零時區(qū)以東，依次劃分為東一區(qū)至東十二區(qū)；在中時區(qū)以西，依次劃分為西一區(qū)至西十二區(qū)，東十二區(qū)和西十二區(qū)各跨經(jīng)度7.5°合為一個時區(qū)，即十二區(qū)。
區(qū)時的含義：為了方便計時，把每一個時區(qū)中央經(jīng)線的地方時作為整個時區(qū)通用的時間，即區(qū)時。
區(qū)時的計算：所求地的區(qū)時=已知地的區(qū)時±時區(qū)差×1小時（計算某地所在的時區(qū)：用該地經(jīng)度÷15°所得商四舍五入取整數(shù)，即為時區(qū)數(shù)，東西時區(qū)根據(jù)所在經(jīng)度來確定；時區(qū)差的計算：若兩地同屬于東時區(qū)或同屬于西時區(qū)，時區(qū)差為兩地時區(qū)數(shù)之差，若兩地分屬于東、西時區(qū)，則兩地時區(qū)差為兩地時區(qū)數(shù)之和；“+”、“-”號的取舍：若要計算的地方位于已知地的東側(cè)，用“+”，反之用“-”）。
地方時和區(qū)時的關(guān)系：一般從光照圖上讀到的時間，均是地方時，一個地區(qū)正午太陽高度角最大時，一定是地方時12時，由于區(qū)時從地方時而來，區(qū)時即為一個時區(qū)中央經(jīng)線的地方時，則二者關(guān)系又密切聯(lián)系。兩個地點(diǎn)的地方時，可以相差時、分、秒，而兩個地點(diǎn)的區(qū)時之差只能是小時。
3.日期界線
概念：國際上規(guī)定，把東西十二區(qū)之間的180°經(jīng)線作為國際日期變更線，簡稱日界線。
日界線的特征：日界線是地球上新的一天的起點(diǎn)和舊的一天的終點(diǎn)，地球上日期的更替，都從這條線開始。日界線不是一條直線，而是有些曲折，不完全按照180°經(jīng)線延伸，這是為了附近國家和地區(qū)居民生活的方便，日界線的劃定避免通過陸地。
過日界線時日期的變更：由于在任何時刻，東十二區(qū)總比西十二區(qū)早24小時，即一天。因此，自東十二區(qū)向東進(jìn)入西十二區(qū)，日期要減去一天；自西十二區(qū)向西進(jìn)入東十二區(qū)，日期要增加一天。東西十二區(qū)時刻相同，但日期相差一天。
沿地表水平運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)
地球自轉(zhuǎn)，還導(dǎo)致地球上任意方向水平運(yùn)動的物體，都會與其運(yùn)動的最初方向發(fā)生偏離。若以運(yùn)動物體前進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn)，北半球水平物體偏向右方，南半球偏向左方。
造成地表水平物體運(yùn)動方向偏轉(zhuǎn)的原因，是由于物體都具有慣性，力圖保持自己的速率和方向。如上所述，地球上的水平方向，都是以經(jīng)線和緯線為準(zhǔn)的，經(jīng)線的方向就是南北方向，緯線的方向就是東西方向。但是由于地球自轉(zhuǎn)，作為南北和東西方向標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)線和緯線，都隨地球自傳而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。于是，真正保持不變方向的物體的水平運(yùn)動，如果用地球上的方向來表示，倒是相對地發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。
天體的周日運(yùn)動是地球自轉(zhuǎn)的反應(yīng)。人們把天球上的日月星辰自東向西的系統(tǒng)性視運(yùn)動叫做天體周日視運(yùn)動。
速度變化
美國國立標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）的觀察結(jié)果表明，長時期以來呈減慢趨勢的地球自轉(zhuǎn)速度自1999年開始加快。NIST的時間測定師們稱，為調(diào)準(zhǔn)以地球自轉(zhuǎn)速度為標(biāo)準(zhǔn)的地球時間和原子時鐘的時間，自1972年起到1999年的27年來為地球的標(biāo)準(zhǔn)時鐘追加過共22閏秒的時間，但1999年后卻沒有追加過閏秒，是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)速度加快了。
自轉(zhuǎn)速度的變化20世紀(jì)初以后，天文學(xué)的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)是，確認(rèn)地球自轉(zhuǎn)速度是不均勻的。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的地球自轉(zhuǎn)速度有以下3種變化：
①長期減慢。這種變化使日的長度在一個世紀(jì)內(nèi)大約增長1～2毫秒（約合每35,000年增長1秒），使以地球自轉(zhuǎn)周期為基準(zhǔn)所計量的時間，2000年來累計慢了2個多小時。引起地球自轉(zhuǎn)長期減慢的原因主要是潮汐摩擦。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在3.7億年以前的泥盆紀(jì)中期地球上大約一年400天左右。這就導(dǎo)致了每天時間不斷增加，而每年的天數(shù)不斷減少。據(jù)推算，二億年后，一年僅有三百天，一天會變成三十小時。
②周期性變化。20世紀(jì)50年代從天文測時的分析發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)速度有季節(jié)性的周期變化，春天變慢，秋天變快，此外還有半年周期的變化。周年變化的振幅約為20～25毫秒，主要是由風(fēng)的季節(jié)性變化引起的。
③不規(guī)則變化。地球自轉(zhuǎn)還存在著時快時慢的不規(guī)則變化。其原因尚待進(jìn)一步分析研究。
地球自轉(zhuǎn)減慢還與人類的活動有很大的關(guān)系，特別是人造衛(wèi)星的發(fā)射，其反作用力讓地球自轉(zhuǎn)直接變慢，根據(jù)動量守恒的原理，這種因素應(yīng)該是造成地球自轉(zhuǎn)變慢的最主要原因了。所以人類為了地球的安全，發(fā)射的衛(wèi)星不應(yīng)該再借助地球自轉(zhuǎn)的動量。
本體運(yùn)動
地球自轉(zhuǎn)軸在地球本體上的位置是經(jīng)常在變動的，這種變動稱為地極移動，簡稱極移。1765年L·歐拉證明，如果沒有外力的作用，剛體地球的自轉(zhuǎn)軸將圍繞形狀軸作自由擺動，周期為305恒星日。1888年人們才從緯度變化的觀測中證實(shí)了極移的存在。1891年美國的S·C·張德勒進(jìn)一步指出，極移包括兩種主要周期成分：一種是周期約14個月的自由擺動，又稱張德勒擺動；另一種是周期為12個月的受迫擺動。
但因地球不是一個絕對剛體，所以實(shí)際觀測到的張德勒擺動周期比歐拉所預(yù)言的剛體地球自由擺動周期約長40%。張德勒擺動的振幅大約在0.06″～0.25″之間緩慢變化，其周期的變化范圍約為410～440天。極移的另一種主要成分是周年受迫擺動，其振幅約為0.09″，相對來說比較穩(wěn)定，主要由于大氣和兩極冰雪的季節(jié)性變化所引起。
將極移中的周期成分除去以后，可以得到長期極移。長期極移的平均速度約為0.003″/年，方向大致在西經(jīng)70°左右。
空間運(yùn)動
地球的極半徑約比赤道半徑短1/300，同時地球自轉(zhuǎn)的赤道面、地球繞太陽公轉(zhuǎn)的黃道面和月球繞地球公轉(zhuǎn)的白道面，這三者并不在同一平面內(nèi)。由于這些因素，在月球、太陽和行星的引力作用下，使地球自轉(zhuǎn)軸在空間產(chǎn)生了復(fù)雜的運(yùn)動。這種運(yùn)動通常稱為歲差和章動。歲差運(yùn)動表現(xiàn)為地球自轉(zhuǎn)軸圍繞黃道軸旋轉(zhuǎn)，在空間描繪出一個圓錐面，繞行一周約需2.6萬年。章動是疊加在歲差運(yùn)動上的許多復(fù)雜的周期運(yùn)動。地軸一直指向北極星，永不改變，在太陽軌道上，運(yùn)動時間相等時，地球與太陽呈的弧形面積相等。
證明方法
炮彈法
地球時刻不停地在自轉(zhuǎn)，地面上水平運(yùn)動的物體，必然相對地發(fā)生持續(xù)的右偏（北半球）或左偏（南半球）。根據(jù)這種現(xiàn)象，人們分析射出的炮彈運(yùn)動的方向，就能證明地球在自轉(zhuǎn)。
重力法
地球在時刻不停地自轉(zhuǎn)，由于慣性離心力的作用，地面的重力加速度必然是赤道最小，兩極最大；地球不可能是正球體，而必然是赤道略鼓，兩極略扁的旋轉(zhuǎn)橢球體。重力測量和弧度測量的結(jié)果，證實(shí)了這些觀點(diǎn)的正確性，也就從一個側(cè)面證實(shí)了地球的自轉(zhuǎn)。
測量法
地球時刻不停自轉(zhuǎn)，由于自轉(zhuǎn)速度隨高度而增加，物體自高處下落的過程中，必然具有較高的向東的自轉(zhuǎn)速度，而必然墜落在偏東的地點(diǎn)。為了證實(shí)這一點(diǎn)，有人曾在很深的礦井中進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果是：自井口中心下落的物體，總在一定的深度同礦井東壁相撞，從另一個側(cè)面證實(shí)了地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動。
自轉(zhuǎn)規(guī)律
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。
1.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。
2.表現(xiàn)：
表現(xiàn)為天極的周期性運(yùn)動，造成北極星的變遷。
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。
3.原因：
第一，地球的形狀
因?yàn)榈厍蚴且粋€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?yàn)樯鲜龅囊Σ睿o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。
原因
假設(shè)宇宙中有以太的存在，由于以太的存在范圍無限大，并且一直處于運(yùn)動狀態(tài)，地球及太陽均處于以太當(dāng)中，地球及太陽都會受到來自以太的作用力，并且在這個力的作用下沿著以太的運(yùn)動方向開始運(yùn)動，而地球在受到以太的作用力時還要受到太陽的對它的吸引，在這兩種起到?jīng)Q定性的力的作用下，地球開始自轉(zhuǎn)。
關(guān)于地球自轉(zhuǎn)的各種理論都還是假說。考慮地球自轉(zhuǎn)的成因應(yīng)該和地球公轉(zhuǎn)結(jié)合起來，在宇宙中沒有絕對靜止的物體，受到各種外力的大質(zhì)量的天體為了保持自身運(yùn)動的平衡性必然依靠自轉(zhuǎn)來維系平衡性。小質(zhì)量的粒子由于運(yùn)動的速度極快，也必須依靠自轉(zhuǎn)來維系自身運(yùn)動的平衡。這一點(diǎn)可以參考陀螺的運(yùn)動原理，自轉(zhuǎn)的物體在運(yùn)動中對外力的耐受性較高。
地球自轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，太陽和行星皆形成于一團(tuán)巨大的原始旋轉(zhuǎn)星云物質(zhì)。當(dāng)這些原始旋轉(zhuǎn)星云物質(zhì)在自身引力作用下自行收縮時，由于角動量守恒，星云物質(zhì)越收縮，越致密，旋轉(zhuǎn)也就越來越快，當(dāng)星球形成后，星云物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)角動量就變成了星球的自轉(zhuǎn)角動量。首先，太陽系起源于一團(tuán)星云物質(zhì)，本身就是一種假說，所以，上述傳統(tǒng)的關(guān)于地球自轉(zhuǎn)的起源的解釋也就是不確定的東西。我們不應(yīng)該把這種解釋視為金科玉律。其次，這種傳統(tǒng)解釋有許多不能自圓其說的地方。按照這種觀點(diǎn)，原始星云應(yīng)是按照同一方向以基本相同的角速度旋轉(zhuǎn)的，這樣形成的星球則應(yīng)該是質(zhì)量越大，其自轉(zhuǎn)速度也越快，太陽系所有的天體應(yīng)該是朝同一方向公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。然而，太陽系的現(xiàn)狀卻偏偏不是這樣。一是太陽的質(zhì)量約為行星總質(zhì)量的750倍，占整個太陽系質(zhì)量的99%以上，但是它的角動量卻只有全系統(tǒng)的2%，行星的質(zhì)量雖小，其角動量卻很大；二是太陽系絕大多數(shù)天體是按逆時針方向旋轉(zhuǎn)的（包括公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)），但金星和少數(shù)衛(wèi)星卻是按順時針方向旋轉(zhuǎn)的。
正因?yàn)閭鹘y(tǒng)的關(guān)于地球自轉(zhuǎn)的解釋有許多漏洞，所以有學(xué)者提出了一些新的解釋。
美國有一位天文學(xué)家認(rèn)為，原始行星不自轉(zhuǎn)。太陽對原始行星的吸引使其朝太陽的一邊隆起，凸出來。當(dāng)原始行星繞太陽公轉(zhuǎn)時，這個隆起部分偏離朝太陽的方向，但是太陽對隆起部分的吸引又把它拉回朝向太陽的方向，這樣就強(qiáng)迫行星自轉(zhuǎn)起來。當(dāng)然，這位天文學(xué)家的解釋也有許多問題，例如，為什么大多數(shù)行星斜著身子按逆時針自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，而金星是按順時針自轉(zhuǎn)，天王星是躺著身子自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)？
現(xiàn)代科學(xué)研究表明，行星的自轉(zhuǎn)并非一成不變的。最為突出的是我們的地球，其自轉(zhuǎn)有明顯的波動：一年中，8月間地球自轉(zhuǎn)最快，3~4月間自轉(zhuǎn)最慢。在各個世紀(jì)和不同的年份自轉(zhuǎn)也不是均勻的，如17世紀(jì)地球自轉(zhuǎn)比較快，20世紀(jì)30~40年代自轉(zhuǎn)加快，60~70年代自轉(zhuǎn)減慢，到了80~90年代自轉(zhuǎn)又加快。
地球的自轉(zhuǎn)在不斷地變化，這說明有一處原動力在為地球的自轉(zhuǎn)加速和減速。那么，這一原動力是什么呢？
有人說，地球自轉(zhuǎn)變化與南極有關(guān)。南極的巨大冰川，正在慢慢融化，也就是說，南極大陸的冰塊在減少，重量正在減輕。這樣，地球失去了平衡，影響了自轉(zhuǎn)速度。但是，這種變化是單向的，它不可能既給地球自轉(zhuǎn)加速，又給自轉(zhuǎn)減速。
還有一種解釋是：季風(fēng)影響地球自轉(zhuǎn)。有科學(xué)家計算過，每年由季風(fēng)從大陸轉(zhuǎn)移到海洋，又從海洋轉(zhuǎn)移到大陸的空氣，重量竟達(dá)300萬億噸。這么大重量的物質(zhì)從地球一處轉(zhuǎn)移到另一處，足可以影響地球的重心，改變地球的角動量分布，使地球自轉(zhuǎn)發(fā)生加速或減速變化。
相關(guān)信息
2021年2月10日，央視新聞消息，研究顯示，從2020年年中以來，地球的自轉(zhuǎn)速率呈加快趨勢，自轉(zhuǎn)速度已達(dá)過去50年來最快速度，這意味著，一天已不足24個小時。
2022年8月9日消息，由國際天文聯(lián)合會和國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會共同創(chuàng)立的機(jī)構(gòu)——國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（IERS）宣布，2022年6月29日這一天的時長比正常時間縮短了1.59毫秒，這是自20世紀(jì)50年代人類使用原子鐘報時以來歷史上最短的一天。此前最短一天的紀(jì)錄是2020年7月19日，其時長比正常時間短1.47毫秒。
參考資料 >
研究顯示：地球自轉(zhuǎn)加快，一天已不足24小時.環(huán)球網(wǎng).2021-02-10
地球自轉(zhuǎn)持續(xù)加速，打破人類發(fā)明原子鐘以來最短一天的紀(jì)錄.澎湃新聞.2022-08-10