恒星年是以恒定不动的恒星为参考点而得到的，所以，它是地球公转360°的时间，是地球公转的真正周期。用日的单位表示，其长度为365.2564日，即365日6小时9分10秒。
2.回归年
地球公转的春分点周期就是回归年。这种周期单位是以春分点为参考点得到的。在一个回归年期间，从太阳中心上看，地球中心连续两次过春分点；从地球中心上看，太阳中心连续两次过春分点。从地心天球的角度来讲，一个回归年的长度就是视太阳中心在黄道上，连续两次通过春分点的时间间隔。
春分点是黄道和天赤道的一个交点，它在黄道上的位置不是固定不变的，每年西移50义.29，也就是说春分点在以“年”为单位的时间里，是个动点，移动的方向是自东向西的，即顺时针方向。而视太阳在黄道上的运行方向是自西向东的，即逆时针的。这两个方向是相反的，所以，视太阳中心连续两次春分点所走的角度不足360°，而是360°-50义.29即359°59忆9义.71，这就是在一个回归年期间地球公转的角度。因此，回归年不是地球公转的真正周期，只表示地球公转359°59忆9义.71的角度所需要的时间，用日的单位表示，其长度为365.2422日，即365日5小时48分46秒。
3.近点年
地球公转的近日点周期就是近点年。这种周期单位是以地球轨道的近日点为参考点而得到的。在一个近点年期间，地球中心(或视太阳中心)连续两次过地球轨道的近日点。由于近日点是一个动点，它在黄道上的移动方向是自西向东的，即与地球公转方向(或太阳周年视运动的方向)相同，移动的量为每年11义，所以，近点年也不是地球公转的真正周期，一个近点年地球公转的角度为360°+11义，即360°0忆11义，用日的单位来表示，其长度365.2596日，即365日6小时13分53秒。
恒星年才是地球公转的真正周期。回归年是地球寒暑变化周期，即四季变化的周期，它与人类的生活生产关系极为密切。回归年略短于恒星年，每年短20分24秒，在天文学上称为岁差。
为什么春分点每年西移50义.29而造成岁差现象呢？这是地轴进动的结果。
地轴的进动同地球的自转、地球的形状、黄赤交角的存在以及月球绕地球公转轨道的特征，有着密切的联系。
地轴的进动类似于陀螺的旋转轴环绕铅垂线的摆动。当疾转的陀螺倾斜时，旋转轴就绕着与地面垂直的轴线，画圆锥面，陀螺轴发生缓慢的晃动。这是因为地球引力有使它倾倒的趋势，而陀螺本身旋转运动的惯性作用，又使它维持不倒，于是便在引力作用下发生缓慢的晃动。这就是陀螺的进动。
地球就好像是一个不停地旋转着的庞大无比的大“陀螺”，由于惯性作用，地球始终在不停地自转着。地球自身的形状类似于一个椭球体，赤道部分是凸出的，即有一个赤道隆起带。同时，由于黄赤交角的存在，太阳中心与地球中心的连线，不是经常通过赤道隆起带的。所以，太阳对地球的吸引力，尤其是对于赤道隆起带的吸引力，是不平衡的。另外，月球绕地球公转的轨道平面，与黄道面和天赤道面都不重合，与黄道面呈5°9忆的夹角，也就是说，地球中心与月球中心的连线，也不是经常通过赤道隆起带。所以，月球对地球的吸引力，尤其是对赤道隆起带的吸引力，也是不平衡的。
日月的这种不平衡吸引力，力图使赤道面与地球轨道面相重合，达到平衡状态。但是，地球自转的惯性作用，使其维持这种倾斜状态。于是，地球就在月球和太阳的不平衡的吸引力共同作用下产生了摆动，这种摆动表现为地轴以黄轴为轴做周期性的圆锥运动，圆锥的半径为23°26忆，即等于黄赤交角。地轴的这种运动，称为地轴进动。地轴进动方向为自东向西，即同地球自转和公转方向相反，而陀螺的进动方向与自转方向是一致的。
这是因为陀螺有“倾倒”的趋势，而地轴有“直立”的趋势。
地轴进动的速度非常缓慢，每年进动50义.29，进动的周期是25800年。
由于地轴的进动，造成地球赤道面在空间的倾斜方向发生了改变，引起天赤道相应的变化，致使天赤道与黄道的交点——春分点和秋分点，在黄道上相应地移动。移动的方向是自东向西的，即与地球公转方向相反，每年移动的角度为50义.29。因此，年的长度，以春分点为参考点周期单位要比以恒定不动的恒星为参考点的周期单位略短，这就是岁差产生的原因。
由于地轴的进动，造成地球的南北两极的空间指向发生改变，使天极以25800年为周期绕黄极运动。所以，天北极和天南极在天球上的位置也是在缓慢地移动着。北极星在公元前3000年曾是天龙座琢星，目前的北极星在小熊座琢星附近，到公元7000年，将移到仙王座琢星附近，到公元14000年，织女星将成为北极星。
由于地轴进动造成天极和春分点在天球上的移动，以其为依据而建立起来的天球坐标系也必然相应地变化。对赤道坐标系来说，恒星的赤经和赤纬要发生变化，对黄道坐标系来说，恒星的黄经要发生改变。但是，地轴的进动不改变黄赤交角，即地轴在进动时，地轴与地球轨道面的夹角始终是66°34忆。
在这里还要说明一下，由于地轴进动而造成的天极、春分点的移动角度相对来讲是很微小的，在较长的时间里不会有很大的移动。所以，我们仍然可以说天极和春分点在天球上的位置不变，恒星的赤经、赤纬和黄经也可以粗略地认为是不变的，以此为依据而建立的星表、星图仍是可以长期使用的。
地球的公转速度
地球公转是一种周期性的圆周运动，因此，地球公转速度包含着角速度和线速度两个方面。如果我们采用恒星年作地球公转周期的话，那么地球公转的平均角速度就是每年360°，也就是经过365.2564日地球公转360°，即每日约0.986°，亦即每日约59忆8义。地球轨道总长度是9.4亿千米，因此，地球公转的平均线速度就是每年9.4亿千米，也就是经过365.2564日地球公转了9.4亿千米，即每秒钟29.7千米，约每秒30千米。
依据开普勒行星运动第二定律可知，地球公转速度与日地距离有关。地球公转的角速度和线速度都不是固定的值，随着日地距离的变化而改变。地球在过近日点时，公转的速度快，角速度和线速度都超过它们的平均值，角速度为1°1忆11义/日，线速度为30.3千米/秒；地球在过远日点时，公转的速度慢，角速度和线速度都低于它们的平均值，角速度为57忆11义/日，线速度为29.3千米/秒。地球于每年1月初经过近日点，7月初经过远日点，因此，从1月初到当年7月初，地球与太阳的距离逐渐加大，地球公转速度逐渐减慢；从7月初到来年1月初，地球与太阳的距离逐渐缩小，地球公转速度逐渐加快。
我们知道，春分点和秋分点对黄道是等分的，如果地球公转速度是均匀的，则视太阳由春分点运行到秋分点所需要的时间，应该与视太阳由秋分点运行到春分点所需要的时间是等长的，各为全年的一半。但是，地球公转速度是不均匀的，则走过相等距离的时间必然是不等长的。视太阳由春分点经过夏至点到秋分点，地球公转速度较慢，需要186天多，长于全年的一半，此时是北半球的夏半年和南半球的冬半年；视太阳由秋分点经过冬至点到春分点，地球公转速度较快，需要179天，短于全年的一半，此时是北半球的冬半年和南半球的夏半年。由此可见，地球公转速度的变化，是造成地球上四季不等长的根本原因。
地球的自转
地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式，自转的平均角速度为7.292伊10-5弧度/秒，在地球赤道上的自转线速度为465米/秒。一般而言，地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明，地球自转存在着三种不同的变化。
地球自转速度的变化
20世纪初以后，天文学的一项重要发现是，确认地球自转速度是不均匀的。人们已经发现的地球自转速度有以下三种变化：
长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内增长了1~2毫秒，使以地球自转周期为基准所计量的时间，2000万年来累计慢了两个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。科学家发现在3.7亿年以前的泥盆纪中期，地球上一年大约400天。
周期性变化。20世纪50年代从天文测时的分析发现，地球自转速度有季节性的周期变化，春天变慢，秋天变快，此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅为20~25毫秒，主要是由风的季节性变化引起的。
不规则变化。地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。
地球的自转轴
地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的，这种变动称为地极移动，简称极移。1765年，欧拉证明，如果没有外力的作用，刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动，周期为305恒星日。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出，极移包括两种主要周期成分：一种是周期约14个月的自由摆动，又称张德勒摆动；另一种是周期为12个月的受迫摆动。
实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体，所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅0.06义~0.25义缓慢变化，其周期的变化范围为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动，其振幅约为0.09义，相对来说比较稳定，主要由大气和两极冰雪的季节性变化所引起。
将极移中的周期成分除去以后，可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003义/年，方向大致在西经70°。
地球自转轴的变化
地球的极半径约比赤道半径短1/300，同时地球自转的赤道面、地球绕太阳公转的黄道面和月球绕地球公转的白道面，这三者并不在一个平面内。由于这些因素，在月球、太阳和行星的引力作用下，地球自转轴在空间上产生了复杂的运动。这种运动通常称为岁差和章动。岁差运动表现为地球自转轴围绕黄道轴旋转，在空间描绘出一个圆锥面，绕行一周约需2.6万年。章动是叠加在岁差运动上的许多复杂的周期运动。
证明地球自转的方法有如下几种：
1.牙签法
先用一只脸盆装满水，放在水平且不易振动的地方，待水静止后，轻轻放下一根木质细牙签，并在牙签的一端做一个记号，记住牙签的位置，过几个小时后(最好10个小时以上)再去看，你就会发现，牙签已经转动了一定角度，看起来好像是牙签在转动，其实它并没有转动，而是地球在转动。在北半球，牙签作顺时针转动，因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的，南半球则与北半球相反。
2.炮弹法
地球时刻不停地自转，地面上水平运动的物体，必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球)。根据这种现象，人们分析射出的炮弹运动的方向，就能证明地球在自转。
3.重力加速度法
地球在时刻不停地自转，由于惯性离心力的作用，地面的重力加速度必然是赤道最小，两极最大；地球不可能是正球体，而必然是赤道略鼓，两极略扁的旋转椭球体。重力测量和弧度测量的结果，证实了这些观点的正确性，也就从侧面证实了地球的自转。
4.深井测量法
地球时刻不停地自转，由于自转速度随高度而增加，物体自高处下落的过程中，必然具有较高的向东的自转速度，而必然坠落在偏东的地点。
为了证实这一点，有人曾在很深的矿井中进行试验。试验结果是：自井口中心下落的物体，总在一定的深度同矿井东壁相撞，从另一个侧面证实了地球的自转运动。
5.傅科摆
证实地球自转的仪器，是法国物理学家傅科于1851年发明的。地球自西向东绕着它的自转轴自转，同时在围绕太阳公转。观察地球的自转效应并不难。
用未经扭曲过的尼龙钓鱼线，悬挂摆锤，在摆锤底部装有指针。摆长从3~30米皆可。当摆静止时，在它下面的地面上，固定一张白卡片纸，上面画一条参考线。把摆锤沿参考线的方向拉开，然后让它往返摆动。几小时后，摆动平面就偏离了原来画的参考线。这是在摆锤下面的地面随着地球旋转产生的现象。
由于地球的自转，摆动平面的旋转方向，在北半球是顺时针的，在南半球是逆时针的。摆的旋转周期，在两极是24小时，在赤道上傅科摆不旋转。在纬度40°的地方，每小时旋转10°，即在37小时内旋转一周。显然摆线越长，摆锤越重，实验效果越好。因为摆线长，摆幅就大。周期也长，即便摆动不多几次(来回摆动一两次)也可以察觉到摆动平面的旋转、摆锤越重，摆动的能量越大，越能维持较长时间的自由摆动。
地球上发生的神秘突变事件
生物突然大灭绝
2.5亿年前，地球绝大多数物种在一段相对较短的时间内灭绝，成为我们这个星球史上独一无二的一个物种灭绝时期。长久以来，科学家一直在寻找背后的原因。最近，《科学》杂志揭示出这次大灭绝不是逐渐消灭，而是一次突然爆发的灾难性事件。
据介绍，由于缺乏地层化石记录，2.5亿年前生物大灭绝的原因曾被认为是海平面长期下降引起持续性环境恶化，导致生物加速消亡。20世纪70~80年代，中国华南地区连续发现记录这一特大生物灭绝过程的地层，一些中外专家根据对这些地层化石的观察分析，提出了2~3次分期灭绝的观点。近几年，金玉升等科研人员应用现代科技手段，对古生代与中生代分界的国际标准地层——浙江省长兴县煤山剖面丰富的古生物资料进行严密的科学研究分析，首次提出2.5亿年前的生物大灭绝是一次爆发性的灾难事件。
那次物种大灭绝发生在2.5亿年前，也就是所谓的“二叠纪-三叠纪大灭绝”，因为它发生在地理上二叠纪时期的末代和三叠纪时期的开始。当时，地球上90%以上的海洋动植物以及70%的陆地物种惨遭灭绝。大灭绝标志了地球上第一次生命蓬勃发展时代的结束，同时，它又宣告了爬行动物兴盛时代的开始。
大灭绝背后的“凶手”到底是谁？
像警察调查一样，科学家们希望通过重建大灭绝时的详细场景，包括它发生的时间和形式，来全力以赴找到灭绝的原因。近期，《科学》杂志公布了研究结果，这次大灭绝可能是在50万年或是更短的时间内发生的。