（一）均匀变化
均匀变化包括：①地轴取向变化，地轴在地球内部的位置以及天轴在宇宙空间中的位置（我们称之为地轴取向），具有高度的稳定性，地北极在地面上的移动，称为极移，一般不过10～20m的范围；天北极在天球上的移动，是由地轴进动引起的，年变化不超过5＇。②自转速度变化，地球自转速度相当稳定，因此长久以来作为时间和纪年的标准。地球自转一周，定为一天。
长期以来，地球自转并不是恒定的，有微小变化，大约每百年增长1ms。
（二）非均匀变化
地球内部物质经过长期的分异、调整、物质与能量的交换和漫长的演化过程，形成了地球内部的圈层结构和表面的大气、海洋和大陆的格局。由于地球内部的地幔对流和地核运动，使得地球自转轴与形状轴不重合。再加上日月星辰的引力作用，使得地球的自转复杂化，不仅旋转速度变化，而且转轴取向也发生变化，呈现出不同的周期成分。芒克（Munke）和麦克唐纳（MacDonald）把这些周期分量的分布称为“地球自转周期谱”。图3-6给出了地球自转周期谱，还给出了观测来源和可能的形成成因。
图3-6 地球自转周期谱
（a）转轴取向的变化；（b）转动速度的变化
1.地球自转不均匀变化的时间尺度及原因
由图3-6可见，地球自转不均匀性的时间尺度（即周期）大体上可分为：
（1）一年以下的周期变化，这是由固体潮引起的。
（2）周年变化，其轴向变化主要由于气团的季节性移动，其速度变化是由风引起的。
（3）14个月的周期变化（钱德勒晃动），这种变化起因于来历不明的随机冲击。
（4）10年尺度的周期变化，有较宽的谱，这种明显的不规则变化可能起因于地幔与地核内流体物质的运动及海平面的变化。
（5）世纪尺度的起伏，又称纽康（Necome）经验项，可能起因于地球转动惯量（惯性矩）的变化。
（6）近千年尺度的变化，主要起因于潮汐摩擦、转动惯量的变化以及海平面的变化。
（7）地质时间尺度的变化，古地磁与其他间接证据表明极移是近数亿年来大规模移动的标志，这可能与大陆的水平运动及地幔对流运动有关。
2.地球自转变化的另一分类法
傅承义（1985）将地球自转的变化归纳成三类：地球自转速度的变化、地球自转轴在空间的变化、地球自转轴在地球上的变化。
（1）地球自转速度的变化，包括长期、短期和无规则变化。最主要是长期减速变化，其日长的相对变化率α约为—5×10—10a—1。短期变化中，以周年变化振幅最大，可达到20〞～25〞。一些无规则变化的持续时间，可从几年直到几百年，有的日长相对变化率α可高达5×10—10a—1。
（2）地球自转轴在空间的变化，包括进动和受迫章动。最主要是周期为25700a的进动（通常称为岁差），还有周期为18.6a、振幅为9〞的受迫章动。此外，黄赤交角也发生长期减小，变化率为47〞h—1。
（3）地球自转轴在地球上的变化，包括长期极移和晃动，主要是极移。在70年内地球两极大约迁移0.2〞；钱德勒晃动，振幅约0.15〞；此外，还有几项自由章动，它们是季节性的章动，如月章动、双周章动和日章动等，其变化的幅度为0.001〞～0.1〞。