就現在地球在太陽係中的運動而言，其加速或減速都離不開太陽、月亮及太陽係其他行星的引力。人們一定會問，地球最初是如何運動起來的呢？未來將如何運動下去，其自轉速度會一直變慢嗎？
也許，人們還會問，地球運動需要消耗能量嗎？若是這樣，地球消耗的能量又是從何而來？它若不需消耗能量，那它是“永動機”嗎？最初又是什麼使它開始運動的呢？存在著所謂第一推動力嗎？第一推動力至今還隻是一種推斷。牛頓在總結發現的三大運動定律和萬有引力定律之後，曾盡其後半生精力來研究、探索第一推動力。
他的研究結論是：上帝設計並塑造了這完美的宇宙運動機製，且給予了第一次動力，使它們運動起來。而現代科學的回答是否定的。
那麼，地球乃至整個宇宙的運動之謎的謎底究竟是什麼呢？
地球公轉
1543年著名波蘭天文學家哥白尼在《天體運行論》一書中首先完整地提出了地球自轉和公轉的概念。地球公轉的軌道是橢圓的，公轉軌道半長徑為149597870千米，軌道的偏心率為0.0167，公轉的平均軌道速度為29.79千米／秒；公轉的軌道麵（黃道麵）與地球赤道麵的交角為23度27分，稱為黃赤交角。地球自轉產生了地球上的晝夜變化，地球公轉及黃赤交角的存在造成了四季的交替。
地極移動
地極移動，簡稱為極移，是地球自轉軸在地球本體內的運動。1765年，歐拉最先從力學上預言了極移的存在。1888年，德國的屈斯特納從緯度變化的觀測中發現了極移。1891年，美國天文學家張德勒指出，極移包括兩個主要周期成分：一個是周年周期，另一個是近14個月的周期，稱為張德勒周期。前者主要是由於大氣的周年運動引起地球的受迫擺動，後者是由於地球的非剛體引起的地球自由擺動。極移的振幅約為±0.4角秒，相當於在地麵上一個12米×12米範圍。
由於極移，使地麵上各點的緯度、經度會發生變化。1899年成立了國際緯度服務，組織全球的光學天文望遠鏡專門從事緯度觀測，測定極移。隨著觀測技術的發展，從20世紀60年代後期開始，國際上相繼開始了人造衛星多普勒觀測、激光測月、激光衛星測距、甚長基線幹涉測量、全球定位係統測定極移，測定的精度有了數量級的提高。
根據近一百年的天文觀測資料，發現極移包含各種複雜的運動。除了上述周年周期和張德勒周期外，還存在長期極移，周月、半月和一天左右的各種短周期極移。其中長期極移表現為地極向著西經70～80度方向以每年3.3毫角秒～3.5毫角秒的速度運動。它主要是由於地球上北美、格陵蘭和北歐等地區冰蓋的融化引起的冰期後地殼反彈，導致地球轉動慣量變化所致。其他各種周期的極移主要與日月的潮汐作用以及與大氣和海洋的作用有關。
歲差與章動
在外力的作用下，地球的自轉軸在空間的指向並不保持固定的方向，而是不斷發生變化。其中地軸的長期運動稱為歲差，而周期運動稱為章動。歲差和章動引起天極和春分點位置相對恒星的變化。公元前2世紀，古希臘天文學家喜帕恰斯在編製一本包含1022顆恒星的星表時，首次發現了歲差現象。中國晉代天文學家虞喜，根據對冬至日恒星的中天觀測，獨立地發現了歲差。據《宋史律曆誌》記載：“虞喜雲：‘堯時冬至日短星昴，今二千七百餘年，乃東壁中，則知每歲漸差之所至’。”“歲差”這個名詞即由此而來。
牛頓第二個指出產生歲差的原因是太陽和月球對地球赤道隆起部分的吸引。在太陽和月球的引力作用下，地球自轉軸在空間繞黃極描繪出一個圓錐麵，繞行一周約需26000年。這種由太陽和月球引起的地軸的長期運動稱為日月歲差。除太陽和月球的引力作用外，地球還受到太陽係內其他行星的引力作用，從而引起地球運動的軌道麵，即黃道麵位置的不斷變化，由此使春分點沿赤道有一個小的位移，稱為行星歲差。行星歲差使春分點每年沿赤道東進約0.13角秒。
地球自轉軸在空間繞黃極做歲差運動的同時，還伴隨有許多短周期變化。英國天文學家布拉得雷在1748年分析了20年恒星位置的觀測資料後，發現了章動現象。月球軌道麵（白道麵）位置的變化是引起章動的主要原因。目前天文學家已經分析得到章動周期共有263項之多，其中章動的主周期項，即18.6年章動項是振幅最大的項，它主要是由於白道的運動引起白道的升交點沿黃道向西運動，約18.6年繞行一周所致。因而，月球對地球的引力作用也有相同周期變化，在天球上它表現為天極在繞黃極做歲差運動的同時，還圍繞其平均位置做周期為18.6年的運動。同樣，太陽對地球的引力作用也具有周期性變化，並引起相應周期的章動。