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地球自转是指地球绕其自转轴的旋转运动。地球的自转轴相对于公转轨道平面倾斜23.5度，自转方向是自西向东。地球完成一次自转需要23小时56分4秒，这被称为一个恒星日。地球自转的角速度是恒定的，每小时转动15度。
地球自转具有规律性的运动特征。角速度在全球各地都是恒定的，每小时15度。但线速度随纬度而变化，赤道地区线速度最大，约为1670公里每小时，随着纬度增高线速度逐渐减小，到两极地区线速度为零。地球自转轴始终指向北极星方向保持稳定。由于地球自转，运动的物体会受到科里奥利力的作用而发生偏转。
昼夜交替是地球自转产生的最直观现象。由于地球自转，地表各点轮流面向和背离太阳，形成了昼夜更替。晨昏线是分隔昼夜半球的界线，随着地球自转不断移动。地球上任意一点都会经历白天和黑夜的循环变化。由于地球公转的影响，一个太阳日的时间是24小时，比恒星日略长。
地球自转产生了时差现象，这是因为地球各地接受太阳光照的时间不同。为了统一时间标准，全球被划分为24个时区，每个时区跨越经度15度，相邻时区时间相差1小时。东边的地区比西边的地区时间要早。例如，当北京是中午12点时，伦敦大约是凌晨4点。国际日期变更线位于太平洋中部，是地球上新的一天开始的地方。
地转偏向力，也称科里奥利力，是由于地球自转而产生的一种惯性力。在北半球，运动的物体会向右偏转，而在南半球则向左偏转。这种偏向力影响着大气环流和海洋环流的方向，使得风向和洋流都发生偏转。河流在流动过程中也会受到地转偏向力的影响，导致河岸冲刷不均匀。这种现象在大尺度的地理过程中表现得尤为明显。