地球自轉(zhuǎn)周期為恒星日，當前值為23: 56: 2.1秒。但近年來地球自轉(zhuǎn)周期緩慢增加，導致需要調(diào)整全球計時器。比如2005年12月31日，全球時鐘統(tǒng)一了一秒。這個調(diào)整叫閏秒。

地球自轉(zhuǎn)的角速度約為每小時15度；表面各點的線速度隨緯度變化，是赤道的線速度乘以緯度的余弦。所以赤道線速度最大，兩極線速度最小，赤道線速度約902.5海里。

春分點從太陽上看地球的軸向傾角

在地球這樣的順行平面上，恒星日比太陽日短。時間點1，太陽和遙遠的星星在頭頂；在時間點2，行星自轉(zhuǎn)360°，遙遠的恒星出現(xiàn)在正上方，但太陽不在上方；太陽要到三點鐘才能到達頭頂。

地球相對于太陽自轉(zhuǎn)一周的時間被稱為真太陽日或視太陽日。地球橢圓軌道的偏心率及其旋轉(zhuǎn)軸的傾角導致了平均時差的形成。兩者都在幾千年的尺度上變化，所以真正的太陽日也是有年變化的。通常，兩個周期比平均太陽日長，另外兩個周期比平均太陽日短。太陽日越靠近近日點越長，這是因為太陽在黃道上的移動角度似乎比平時大，而接近近日點時，日生長時間約為10秒；另一方面，當?shù)厍蚪咏h地點時，每天的時間會縮短10秒左右。接近該點時，太陽從黃道投影到天球赤道的視運動的運動會增加，導致每天增加20秒左右；另一方面，當接近春分點時，天球赤道和黃道幾乎重合，所以沒有區(qū)別。通常近日點和冬至的作用結(jié)合在一起，接近12月22日時，真太陽日可以每天增加30秒；但是到達點的效果會在遠點部分抵消，所以6月19日只會增加13秒。相對而言，春分的影響比3月26日的平均太陽日短18秒左右，比9月16日的短21秒左右。

一年中真實太陽日的平均長度被稱為平太陽日，它包含86400個平太陽秒。目前平日的秒比SI稍長，因為地球的平日由于潮汐摩擦已經(jīng)比19世紀定義的要長。1750年至1892年間的偶數(shù)太陽秒是西蒙紐科姆在1895年制作太陽表時建立的獨立時間單位。這個表是用來計算1900年到1983年的世界天朝歷法的，所以這個秒也叫歷書秒。1967年國際單位制秒相當于歷書秒。

地球相對于恒星的一周稱為恒星日。根據(jù)國際地球自轉(zhuǎn)服務的定義，平均太陽時為86，164.098 903 691秒。平均太陽日的長度為86，400西秒，變化率為0.25毫秒和1毫秒