科學家還發現地球自轉有不規則變化，體現在時快時慢。這些變化有時平緩，可能也與地核、與地幔之間的角動量交換有關。不過有時這種變化卻是突變，如在美國華盛頓和裏士滿兩個地方，曾測得地球轉速在1957年、1961年和1965年都有明顯突變。到現在還沒有令人滿意的答案來解釋這個問題。
地球自轉產生了晝夜更替，晝夜更替使地球表麵的溫度不至於太高或太低，適合人類的生存。
地球圍繞太陽進行的公轉
我們從北極上空可以看到，地球在圍繞太陽做逆時針公轉。地球公轉的路線是近正圓的橢圓軌道，叫做公轉軌道，太陽位於橢圓的兩焦點之一。
每年的1月3日，地球運行到離太陽最近的位置，這個位置稱為近日點；而每年的7月4日，地球又會運行到距離太陽最遠的位置，這個位置被稱為遠日點。
地球公轉的方向是自西向東，與自轉方向一致，運動的軌道長度是9.4億千米，公轉一周所需的時間為一年，約365.25天。地球公轉的平均角速度約為每日1度，平均線速度每秒鍾約為30千米。在近日點時，地球公轉速度較快，在遠日點時較慢。
地球自轉的平麵叫赤道平麵，地球公轉軌道所在的平麵叫做黃道平麵。兩個麵的交角稱為黃赤交角，地軸垂直於赤道平麵，與黃道平麵交角為66°34"，或者說赤道平麵與黃道平麵間的黃赤交角為23°26"，這樣看來，地球是傾斜著圍繞太陽公轉的。
延伸閱讀——地球的晝夜
晝夜是指白天與黑夜的合稱。晝夜交替是地球在太陽光的照射下，因自轉運動而形成的一種自然現象。
地球自轉一周為一晝夜，叫做“太陽日”。當地球自轉時，麵向太陽的地麵稱為“晝”，背向太陽的地麵稱為“夜”。晝夜就是這樣形成的。春分以後，日照北半球逐漸變多，因此北半球夜短晝長，南半球則正好相反；秋分以後，日照南半球逐漸變多，所以北半球晝短夜長，南半球仍正好與之相反。
值得注意的是，晝夜現象與地球自轉和公轉之間並沒有直接關係，如果地球既不自轉也不公轉，而是停留在了公轉軌道的某一點，那麼它麵向太陽的一麵是白晝，另一麵是黑夜，晝夜現象仍然會發生。
不過，因為我們生活的地球是以半個球麵向著太陽，另外半個球麵背向太陽，待在向著太陽的半個球麵的人就是處在白天，而待在背向太陽的半個球麵上的人則處在黑夜。也就造地球由於不停地自轉，所以每個地方都有了白天和黑夜的交替。
地球的四季更迭
太陽的回歸運動由於黃赤交角的存在而產生，因此地球上產生了晝夜長短的和正午太陽高度的季節變化，地球上的四季由此產生了。
地球上的四季首先表現為一種天文現象，它的周期性不僅是溫度變化，而且還是晝夜長短和太陽高度的變化。當然，溫度的變化由晝夜長短和正午太陽高度的改變所決定。對於全球來說，四季的遞變並不統一，當北半球是炎熱的夏季時，南半球正是寒冷的冬季；而當北半球由暖變冷時，南半球正在由冷變熱。
地球四季的遞變
一年四季嚴格地說隻是南北半球中緯度地帶的現象，對全球來說，隻能籠統地說季節變化。現在就晝夜長短和太陽高度在不同季節的周期性變化規律來分析一下。
從春分經夏至到秋分，北半球處於夏半年，南半球處於冬半年。在這段時間內，北半球晝長夜短，南半球晝短夜長；北極處於極晝，南極處於極夜；北回歸線以北的太陽高度始終比平均值大，南回歸線以南則比平均值小。北回歸線以北，太陽於東北方的地平圈上升起，在西北方的地平圈上降落。二分日全球各地太陽均於正東方升起，在正西方降落。
從秋分經冬至到春分，北半球處於冬半年，南半球處於夏半年。在這段時間內，南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度，都同上述具有相反的情況。北回歸線以北太陽於東南方的地平圈上升起，在西南方的地平圈上降落。
從夏至經秋分到冬至，北半球由夏半年變為冬半年，南半球由冬半年變為夏半年。在這段時間內，北半球晝漸短，夜漸長，極晝帶逐漸縮小；南半球晝漸長，夜漸短，極夜帶逐漸縮小。北回歸線以北太陽高度不斷在減小，南回歸線以南則一直在增大。北回歸線以北太陽升起方向由東北變為東南，降落方向由西北變為西南。秋分日升起於正東，降落於正西。
從冬至經春分到夏至，北半球由冬半年變為夏半年，南半球由夏半年變為冬半年。南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度的變化同上麵所說情況相反。北回歸線以北太陽由東南變為東北作為升起的方向，由西南變為西北作為降落方向。