O período de rotação da Terra é um dia sideral, cujo valor atual é de 23 horas, 56 minutos e 4 segundos. No entanto, no dia-a-dia, utilizamos o dia solar, que tem a duração de 24 horas. Correspondentemente, a Terra leva cerca de 365 dias solares para completar uma órbita em torno do Sol, pelo que o nosso calendário define um ano como 365 dias, acrescentando um dia nos anos bissextos. No entanto, a velocidade de rotação da Terra não é uniforme e tem uma tendência de abrandamento a longo prazo. Na década de 1920, foi descoberta a desaceleração a longo prazo da rotação da Terra e as mudanças sazonais.
A maré lunar tem o maior impacto na velocidade de rotação da Terra. A atração gravitacional do Sol e da Lua é o principal fator que diminui a velocidade de rotação da Terra, fazendo com que a duração de um dia solar aumente em 1,6 milissegundos por século. Ao longo do tempo, isto leva a uma diminuição gradual do número de dias por ano. No entanto, no passado, a situação era oposta. Estudos geológicos indicam que, há 570 milhões de anos, durante o período Cambriano, um dia na Terra durava apenas 20,47 horas e um ano tinha 428 dias; e há 370 milhões de anos, durante o período Devoniano médio, um dia durava 22 horas e um ano tinha 398 dias. O período de rotação da Terra é relativamente estável, por isso, a diminuição do número de dias por ano é uma prova clara do abrandamento da rotação da Terra a longo prazo.
O efeito das monções provoca alterações sazonais na velocidade de rotação da Terra, geralmente com uma desaceleração na primavera e uma aceleração no outono, com uma amplitude de 20 a 25 milissegundos. Além disso, os movimentos de matéria no interior da Terra, os movimentos das placas à superfície, o derretimento e a deslocação dos glaciares, e até mesmo a queda de meteoritos, provocam alterações irregulares e complexas na velocidade de rotação da Terra. Devido à rotação irregular da Terra, a duração do "segundo" também sofre alterações irregulares, o que causa problemas a quem necessita de uma precisão extrema no tempo. Por este motivo, em 1967, a 13.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas decidiu definir o segundo como 919 236 770 ciclos da radiação electromagnética produzida por um átomo de césio. Dado que a estabilidade da oscilação atómica é muito superior à da rotação da Terra, a definição do segundo desta forma é extremamente precisa. O sistema de medição do tempo baseado neste segundo é conhecido como Tempo Atómico Internacional.
A definição do segundo do Tempo Atómico foi concebida para coincidir com o segundo definido pela rotação da Terra, com o qual estamos familiarizados no dia-a-dia. No entanto, estes dois sistemas de tempo dependem de processos físicos completamente diferentes e, por isso, não podem ser totalmente coincidentes. Segundo a definição actual, mesmo que a rotação da Terra se mantivesse constante, o Tempo Atómico Internacional seria quase um segundo mais rápido que o Tempo Solar. Isto significa que, se utilizássemos apenas o Tempo Atómico Internacional no dia-a-dia, após alguns milhares de anos, poderíamos enfrentar a situação embaraçosa de o Sol nascer ao meio-dia. Para resolver este problema, a União Astronómica Internacional e o Comité Consultivo Internacional de Rádio propuseram um sistema denominado "Tempo Universal Coordenado", que utiliza o segundo do Tempo Atómico como referência e o faz circular de forma uniforme, mas exige que, de acordo com as necessidades, se acrescente um segundo em 30 de junho ou 31 de dezembro, após as 23:59:59 do Tempo Universal Coordenado, e só depois às 00:00:00 do dia seguinte, a fim de compensar o atraso do Tempo Universal relativamente ao Tempo Atómico, designado por "segundo bissexto". Dado que a velocidade de rotação da Terra é muito irregular, a necessidade de acrescentar um segundo bissexto deve ser determinada com base nas observações reais da rotação da Terra.