地球不停地繞自轉軸（地軸）自西向東旋轉叫地球自轉。地球自轉的周期約為23時56分4秒平太陽時；自轉的角速度每小時約15°，線速度則因緯度而異，赤道處最大，每秒465米，越往兩極越小，至兩極處為零。地球自轉的速度不是均勻不變的，到目前為止，人們已發(fā)現地球自轉速度有三種變化：長期減慢、不規(guī)則變化和周期變化。地球自轉的長期減慢，使日長在一個世紀內大約增長1—2毫秒，使以地球自轉周期為基準所計量的時間，二千年來累計慢了兩個多小時；地球自轉速度除長期減慢外，還存在著時快時慢的不規(guī)則變化；不僅如此，地球自轉還有季節(jié)性的周期變化，除春天變慢和秋天變快的周年變化外，還有半年周期的變化。廣義的地球自轉運動，還包括地球自轉軸方向的變化。自轉軸在空間的運動就是歲差和章動；自轉軸在地球本體內的運動就是極移。由于地球的自轉，使地球表面產生了晝夜交替、日月星辰東升西落、時差等許多地理現象。
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