石英鍾的發明，使人們能更準確地測量和記錄時間。通過石英鍾記時觀測日地的相對運動，發現在一年內地球自轉存在著時快時慢的周期性變化：春季自轉變慢，秋季加快。
科學家經過長期觀測認為，引起這種周期性變化，與地球上的大氣和冰的季節性變化有關。此外，地球內部物質的運動，如重元素下沉，向地心集中，輕元素上浮、岩漿噴發等，都會影響地球的自轉速度。
除了地球的自轉外，地球的公轉也不是勻速運動。這是因為地球公轉的軌道是一橢圓，最遠點與最近點相差約500萬千米。當地球遠日點向近日點運動時，離太陽越近，受太陽引力的作用越強，速度越快。由近日點到遠日點時則相反，運行速度減慢。
還有，地球自轉軸與公轉軌道並不垂直；地軸也並不穩定，而是像一個陀螺在地球軌道麵上作圓錐形的旋轉。地軸的兩端並非始終如一地指向天空中的某一個方向，如北極點，而是圍繞著這個點不規則地畫著圓圈。地軸指向的這種不規則，是地球的運動所造成的。
科學家還發現，地球運動時地軸向天空劃的圓圈並不規整。就是說地軸在天空上的點跡根本就不是在圓周上的移動，而是在圓周內外作周期性的擺動，擺幅為9。
由此可以看出，地球的公轉和自轉是許多複雜運動的組合，而不是簡單的線速或角速運動。地球就像一個年老體弱的病人，一邊時快時慢、搖搖擺擺地繞日運動著，一邊又顫顫巍巍地自己旋轉著。
地球還隨太陽係一起圍繞銀河係運動，並隨著銀河係在宇宙中飛馳。地球在宇宙中運動不息，這種奔波可能自它形成時起便開始了。
就現在地球在太陽係中的運動而言，其加速或減速都離不開太陽、月亮及太陽係其他行星的引力。人們一定會問，地球最初是如何運動起來的呢？未來將如何運動下去，其自轉速度會一直變慢嗎？
也許，人們還會問，地球運動需要消耗能量嗎？若是這樣，空消耗的能量又是從何而來？它若不需消耗能量，那它是“永動機”嗎？最初又是什麼使它開始運動的呢？存在著所謂第一推動力嗎？
第一推動力至今還隻是一種推斷。牛頓在總結發現的三大運動定律和萬有引力定律之後，曾盡其後半生精力來研究、探索第一推動力。
他的研究結論是：上帝設計並塑造了這完美的宇宙運動機製，且給予了第一次動力，使它們運動起來。而現代科學的回答是否定的。那麼，地球乃至整個宇宙的運動之謎的謎底究竟是什麼呢？人類渴望早日找到破解地球轉動之謎的密碼。