地球の自転周期は1日です。現在の正確な値は23時間56分4秒ですが、私たちの日常生活では平日を使用しており、これは24時間です。対照的に、地球が太陽を一周するのにかかる時間は約365平日です。そのため、現在の暦では1年を365日と定義し、閏年の場合は1日を追加しています。しかし、地球の自転速度は不均一であり、長期的に減速しています。1920年代には、地球の自転速度の長期的な減速と季節変動が発見されました。
月の潮汐作用が地球の自転速度に最も大きな影響を与えています。太陽と月の重力による地球の潮汐作用は、地球の自転速度を遅くする主な要因であり、1世紀あたり1.6ミリ秒ずつ長くなっていきます。長期的には、1年の日数が減少していきます。しかし、古代では状況が逆でした。地質学的研究によれば、5億7千万年前のカンブリア紀には1日が20.47時間で、1年は428日でした。3億7千万年前のデボン紀中期には1日が22時間で、1年は398日でした。地球の公転周期は比較的安定していますから、1年の日数が減少していることは、地球の自転が長期的に減速している明確な証拠です。
季風の影響が地球の自転に季節変動をもたらします。通常、春は遅くなり、秋は早くなり、変動幅は20～25ミリ秒です。地球内部の物質運動、地殻のプレート運動、氷河の融解や移動、さらには隕石の衝突なども、地球の自転速度に複雑な不規則変動をもたらしています。地球の不均一な自転により、「1秒」の長さも不規則に変動し、これは時間を非常に正確に要求する業務にとって問題となっています。そのため、1967年に開催された第13回国際計量総会では、1秒をセシウム原子が発する電磁波の周期の919,236,170倍と定義することを決定しました。原子振動の安定性は地球の自転よりもはるかに高いため、このように定義された秒の長さは非常に高い精度を持っています。この基準に基づく時間計測システムは国際原子時と呼ばれています。
原子時秒の定義は、地球の自転によって定義された秒とできるだけ一致するようにしています。しかし、この2つの時間システムは全く異なる物理過程に依存しているため、完全には一致しません。現在の標準定義では、地球の自転が厳密に一定であっても、1年あたり国際原子時は平日よりも約1秒早くなります。これは、日常生活で国際原子時を完全に使用すると、数万年後に日の出が中午になるという厄介な状況に直面する可能性があることを意味します。この問題を解決するために、国際天文学連合と国際無線咨询委员会は、原子時を基準とする「協調世界時」システムを提案しています。原子時の1秒を基準として、原子時システムに従って時間を均一に進めますが、必要に応じて6月30日または12月31日に1秒を追加する必要があります。その後、次の日の0時0分0秒になるまで進め、世界時が原子時よりも遅れていた差を補います。これを閏秒と呼びます。地球の自転速度が不規則に変動するため、閏秒が必要な時期は、地球の自転に関する実際の観測結果に基づいて決定する必要があります。