地球的運動有許多種，其中最基本的兩種運動形式是地球的自轉運動和地球的公轉運動。在高中地理課中講到一些有關宇宙與地球的知識，但其重點是講與地球運動相關的知識，因為它是整個教材的難點，亦是歷年來高考命題的重點。這里先講地球的自轉運動及其相關現象。
地球的自轉運動
地球不停地圍繞其自轉軸作旋轉運動，稱為地球的自轉運動。地球自轉的方向是自西向東的，因而才會有天球以相反的方向自東向西的旋轉運動。
為了計量地球自轉運動的周期，必須在地球之外選定參考點。由于地球的自轉運動，被選定的參考點兩次回歸到同一方向時，其間的時間間隔就是地球自轉周期。
以恒星為參考點所測得的地球自轉運動的周期叫恒星日，它是恒星連續兩次通過同一子午圈的時間間隔。在一個恒星日中，地球自轉360°，這是地球自轉的真正周期。一個恒星日分為24個恒星時，一個恒星時分為60個恒星分，一個恒星分分為60個恒星秒。
以太陽中心為參考點所測得的地球自轉運動的周期叫真太陽日，它是太陽中心連續兩次通過同一子午圈的時間間隔。一個真太陽日分為24個真太陽時，一個真太陽時分為60個真太陽分，一個真太陽分分為60個恒星秒。
真太陽時不是均勻的時間系統，真太陽日時長時短，相差最大的可達51秒。其原因在于地球在自轉同時還繞日公轉，而且公轉速度是不均勻的。
為了建立一個均勻的太陽時系統，天文學家引入一個天球上的假想點----平太陽。其引入方法如下：首先假定在黃道上有一個以真太陽平均速率做勻速動的點，它與真太陽同時過近日點和遠日點；又假設在天赤道上也有一個做勻速運動的點，其速率與第一個假想點相同，并且兩者同時過春分點。這第二假想點就是平太陽。以假想平太陽為參考點，連續二次過同一子午圈的時間間隔為一個平太陽日。一個平太陽日分為24個平太陽時，一平太陽時等于60平太陽分，一個平太陽分等于60平太陽秒。平太陽時是一種均勻的太陽時系統，簡稱平時，就是我們日常用的時間系統。
平太陽日與恒星日不一樣長，一個平太陽日=1.0027379恒星日。為什么平太陽日要比恒星日稍微長一點呢？原因在于地球除自轉外還圍繞太陽公轉，所以，在一個平太陽日中，地球自轉所轉過的角度要比360度多59角分。
地球自轉速度有角速度和線速度兩種。地球自轉角速度是每恒星日360°。因為恒星日只比太陽日短3分56秒，接近24小時。所以，地球自轉角速度約為每小時15°，每4分鐘1°。由于地球是固體，除南北兩極點外，任何地點的自轉角速度都一樣。地球自轉的線速度則因各地緯度的不同而有差異。這是因為緯線圈的周長自赤道向兩極逐漸減小。赤道處緯線圈最長，自轉線速度最快，每小時旋轉1670公里。到了南北緯60°，緯線圈縮短，自轉線速度約減小為赤道處的一半。到了南北極點，則既無線速度，也無角速度。
地球自轉與天體的周日視運動
由于地球每日自西向東旋轉，而處于地球上的觀測者覺察不到地球的自轉，卻看到了整個天球上的天體都在自東向西圍繞天軸作周日旋轉運動。這種天體周日視運動的軌跡都是平行于天赤道的圓圈，稱為周日平行圈。天赤道是最大的周日平行圈。越靠近天極，周日平行圈就越小，在天極上周日平行圈縮為一點。如果我們把望遠鏡指向天極，讓底片長時間曝光，星星繞天極旋轉的軌跡就能在底片上留下一個個圓圈，這些圓圈的共同圓心就是天極的位置。
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圖1天體的周日運動
一、在兩極（φ=90°）上
觀測者位于北極上抬頭看天球，如圖2所示，北天極P與天頂Z相合，地平圈與天赤道相合。因此，天赤道以北的星體永遠自東向西平行于地平圈作周日運動。它們常顯不落，稱為“恒顯星”；反之，天赤道以南的星體，永隱地平以下，稱為“恒隱星”。如果觀測者站在南極上看天球，那么在北極看不到的恒隱星變為恒顯星，看到的恒顯星變為恒隱星。
圖2在兩極（φ=90°）上天體的同日運動
二、在赤道（φ=0°）上
觀測者位于赤道上，如圖3所示，天北極P與北點N相合，南天極P′與南點S相合；天赤道QQ′穿過天頂和天底，所有天體的周日平行圈都和地平圈垂直。因此，它們都垂直上升和下落，每天有12小時在地平以上，12小時在地平以下。顯然，在赤道上的觀測者可以看到天球上所有的恒星。
圖3在赤道（φ=0°）上天體的周日運動
三、在赤道和兩極之間：0°＜φ＜90°
在這些地區內，天軸和地平面斜交，其交角等于觀測者的地理緯度φ；周日平行圈也和地平面斜交，其交角等于90°—φ。所有恒星都傾斜上升，傾斜下落。在北半球上當觀測者向高緯度移動時，北天極P越靠近天頂Z，周日平行圈和地平圈的交角越小，所見南天的恒星越來越少；反之，當觀測者向低緯度的地方移動時，北天極P的高度逐漸下降，周日平行圈和地平面的交角逐漸增大，所見南天的恒星逐漸增多。
圖4在赤道和兩極之間天體的周日運動
綜上所述可知，在地球上，只有赤道上的觀測者可以看到天球上的全部恒星，其它地區，或多或少地有些恒星永不下落成為恒顯星，有些恒星永不上升成為恒隱星。恒顯星的條件是其赤緯δ≥90°—φ，恒隱星的條件是其赤緯δ≤－（90°—φ）而能見升落的恒星的赤緯δ必在以上兩個界限之間，即
90°—φ＞δ＞－（90°—φ）
地球的晝夜更替
由于地球是一個不發光、也不透明的球體，所以在同一時間內，太陽只能照亮地球表面的一半。向著太陽的半球是白天，稱作晝半球；背著太陽的半球是黑夜，稱作夜半球。在不考慮太陽的視半徑和大氣折光對晝、夜長度影響的情況下，晝半球和夜半球的分界線是一個大圓圈，稱作晨昏線。由于地球不停地自轉，晝夜就不斷交替。晝夜交替的周期就是太陽日，為24小時。由于晝夜交替的周期不長，這就使得地面白晝增溫不至于過分炎熱，黑夜冷卻不至于過分寒冷，從而保證了地球上生命有機體的生存和發展。
應當指出，把地球上的晝夜交替僅僅歸結為由地球的自轉引起并不全面。如果地球沒有自轉運動而只有公轉運動，那么地球上也會有晝夜交替，只是周期很長，等于它的公轉周期，也就是一年。如果地球自轉周期和它的公轉周期相等，那地球將永遠以一面朝向太陽。朝向太陽的一面就會過熱，背面則過于寒冷，就不適宜生命在地球上生存和發展。
地方時、區時和日界線
由于地球自轉，地球上不同經度的地方有不同的地方時：經度每隔15°，地方時相差1小時；經度相差1°，地方時相差4分鐘。東邊的地方時總是早于西邊。
為了統一時間，國際上采用每15°，劃分一個時區的方法，全球共分24個時區，每個時區都以中央經線上的地方時作為全區共同使用的時間，即區時。
圖5時區的劃分
國際上規定，以英國倫敦格林威治天文臺中星儀所在的子午線（0°經線）作為時間和經度計量的標準子午線，這條子午線稱為本初子午線，或零子午線。本初子午線為中央經線的時區為中時區（即零時區），跨東西經各7.5°。
中時區以東依次是東1區、東2區、---東12區，它們的中央經線分別為東經15°、30°---、180°；中時區以西依次是西1區、西2區、---西12區，它們的中央經線分別為西經15°、30°---、180°。其中東12區和西12區各跨7.5°，疊加為12時區。每一時區的東西界線（亦即相鄰兩時區的界線）各距中央經線7.5°。
國際上規定，把通過英國倫敦格林威治天文臺原址的經線（0°經線）的地方時稱為世界時。中國目前統一采用北京所在的東8區的區時（東經180°的地方時），稱為北京時間。要注意：北京時間不是北京的地方時，而是東經120°的地方時，即東8區的中央經線的地方時，也是東8區的區時；北京的地方時是東經116°的地方時，比北京時間晚16分鐘。
國際上規定，把東西12時區的中央經線180°經線作為國際日期變更線，簡稱日界線。日界線是地球上新的一天的起點和終點，地球上的日期的變更，都從這條線開始。實際日界線不是一條直線，而是有些曲折，不完全按180°經線延伸。這是為了照顧附近國家居民生活的方便，日界線避免通過陸地。過日界線的時間計算是這樣的：從東12區向東過日界線進入西12區，日期減一天；從西12區向西過日界線進入東12區，日期加一天。
落地偏東和沿地表運動的物體的偏移
地球的自轉會產生一種地轉偏向力。由于地轉偏向力是法國數學家科里奧里于1835年提出來的，所以又稱為科里奧里力。正是這種力使在地球上運動的物體發生偏移。
其一是落地偏東。當物體從地面上空A處下落時，不是垂直下落到地心0和A的連線與地面的交點B處，而是落在B點之東。其原因是地球自轉的線速度與線半徑成正比，A處的線半徑比B處大，其線速度比B處大。在下落過程中物體保持原有的線速度，勢必落在B處之東。根據實驗，從高35米下落的物體，東偏11.5毫米。英國有人曾在5000英尺深的礦井內，作下落物體的試驗，結果，物體在井底東偏3英寸。
其二是沿地表運動的物體的偏移。在自轉的地球表面上，一切沿地表作水平運動的物體，不論其朝哪個方向運動都會偏離其初始的運動方向：在北半球上向右偏，在南半球向左偏。這些現象都是地球自轉的結果，也是地球自轉的有力證據。
為什么水平運動的物體會發生偏移現象？因為任何物體在運動時都有慣性，總是力圖保持原來的方向和速度。如圖6所示，在北半球，物體向北沿經線取AB方向作水平運動，經過一段時間，O轉到O’的位置。沿經線方向的物體，由于慣性，必然保持原來的方向和速度，取A’B’的方向前進。這時，在O’的位置上的人看來，運動物體已經離經線方向而向右偏了。同理可證，沿緯線方向運動的物體也向右偏，南半球則向左偏。只有在赤道上。水平運動的物體沒有右偏和左偏現象。
圖6解釋落地偏東示意圖
