El período de rotación de la Tierra es un día sideral, cuyo valor actual es de 23 horas, 56 minutos y 4 segundos, mientras que en la vida cotidiana se utiliza el día solar, que dura 24 horas. En consecuencia, actualmente, la Tierra tarda aproximadamente 365 días solares en completar una órbita alrededor del Sol, por lo que nuestro calendario actual define un año como 365 días, añadiendo un día en los años bisiestos. Sin embargo, la velocidad de rotación de la Tierra no es uniforme y muestra una tendencia a ralentizarse a largo plazo. En la década de 1920, se descubrieron tanto la ralentización a largo plazo de la rotación de la Tierra como los cambios estacionales en este proceso.
Las mareas lunares son el factor que más influye en la velocidad de rotación de la Tierra. La acción de la gravedad solar y lunar sobre la Tierra es el principal factor que ralentiza la rotación de la Tierra, lo que hace que la duración de un día solar aumente en 1,6 milisegundos en un siglo. Con el tiempo, esto provocará una disminución gradual del número de días del año. Sin embargo, en la antigüedad, la situación era la opuesta. La investigación geológica indica que, hace 570 millones de años, durante el Cámbrico, un día terrestre duraba solo 20,47 horas y un año tenía 428 días; y en el período medio del Devónico, hace 370 millones de años, un día duraba 22 horas y un año tenía 398 días. El período de rotación de la Tierra es relativamente estable, por lo que la disminución del número de días del año es una prueba clara de la ralentización a largo plazo de la rotación de la Tierra.
El efecto de los monzones provoca cambios estacionales en la velocidad de rotación de la Tierra, que generalmente se manifiestan como una desaceleración en primavera y una aceleración en otoño, con una amplitud de 20 a 25 milisegundos. Además, los movimientos de materia en el interior de la Tierra, los movimientos de las placas en la superficie, el derretimiento y desplazamiento de los glaciares, e incluso los impactos de meteoritos, también provocan complejos cambios irregulares en la velocidad de rotación de la Tierra. Debido a la irregularidad de la rotación de la Tierra, la duración del «segundo» definido en función de ella también experimenta cambios irregulares, lo que dificulta las tareas que requieren una precisión extrema en el tiempo. Por ello, en 1967, la 13ª Conferencia General de Pesos y Medidas decidió definir el segundo como 919 236 670 oscilaciones de radiación electromagnética de un átomo de cesio. Debido a que la estabilidad de las oscilaciones atómicas es mucho mayor que la de la rotación de la Tierra, la precisión del segundo definido de esta manera es muy alta. Este sistema de medición del tiempo, basado en el segundo atómico, se denomina Tiempo Atómico Internacional (TAI).
La definición del segundo atómico del TAI se realizó con el fin de que coincidiera lo más posible con el segundo definido en función de la rotación de la Tierra, con el que estamos familiarizados en nuestra vida diaria. Sin embargo, estos dos sistemas de tiempo dependen de procesos físicos completamente diferentes, por lo que no pueden ser totalmente coincidentes. Según la definición actual, incluso si la rotación de la Tierra se mantuviera exactamente a la misma velocidad, el TAI sería casi un segundo más rápido que el Tiempo Solar Medio (TMS) a lo largo del año. Esto significa que, si en nuestra vida diaria utilizáramos únicamente el TAI, después de acumular errores durante decenas de miles de años, podríamos llegar a la situación absurda de que el amanecer llegara al mediodía. Para resolver este problema, la Unión Astronómica Internacional y el Comité Consultivo Internacional de Radio propusieron un sistema denominado «Tiempo Universal Coordinado» (UTC), que utiliza el segundo atómico como referencia y permite que el tiempo avance de manera uniforme según el sistema atómico, pero requiere que, según sea necesario, se añada un segundo el 30 de junio o el 31 de diciembre, después de las 23:59:59 UTC, para compensar la diferencia entre el tiempo universal y el atómico, denominado «segundo intercalar». Debido a que la velocidad de rotación de la Tierra es muy irregular, el momento exacto en el que se necesita un segundo intercalar debe determinarse en función de las observaciones reales de la rotación de la Tierra.