Gibanje Zemlje ima več oblik in vpliva na množico pojavov, ki se zlasti tičejo površja Zemlje; tako je vzrok letnim časom, menjavanju dneva in noči ter njunim dolžinam, pa tudi različnim podnebnim pasovom, določanju časa in več drugim predmetnostim. Osnovni gibanji Zemlje sta njeno vrtenje (rotacija) in kroženje (revolucija). Prva pomeni vrtenje planeta okoli njegove osi z obodno hitrostjo na ekvatorju 465,12 m/s, kar pomeni zasuk za 360° v enem dnevu oziroma 23h 56min 4s. Neposredna posledica tega vrtenja je menjavanje dneva in noči. Kroženje Zemlje pa pomeni gibanje po tiru okoli Sonca s srednjo hitrostjo 30,287 km/s, kar za celoten obrat traja eno leto oziroma 365,24 zemeljskih dni.
Z gibanjem Zemlje se je ukvarjala znanost večine poznanih civilizacij, kar pomeni, da je bilo predmet mnogih razprav, raziskovanj in nazadnje domišljijskih predstav. Glede na to, da opazovanje neba neposredno napeljuje na misel o nepremični Zemlji in premikanju nebesnih teles okoli nje, so bile sem usmerjene misli mnogih ljudstev.
Zgodovina pojmovanja
thumb|300px|Do Kopernikove dobe je v svetu prevladovala zamisel o geocentričnem svetovnem sistemu, ki ga je zasnoval Klavdij Ptolemej; tak nazor Zemljo postavlja v središče vesolja
Podatke o raziskovanju gibanja Zemlje in nebesnih teles je moč izslediti do Kaldejcev in Egipčanov, ki so verjeli, da je Zemlja nepremično telo; o enakem so bili prepričani tudi stari Grki, ki so si vzhajanje, kulminacijo in zahajanje Sonca ter drugih teles razlagali kot kroženje slednjih okoli Zemlje. O njihovem poznavanju in pojmovanju je mnogo zapisal Klavdij Ptolemej v svojem delu Velika sintaksa (Megale Syntaxis); tu je moč prebrati, da je Zemlja nepremično telo v sredini Vesolja, po krožnih poteh pa okoli nje krožijo Sonce, Mesec in planeti. Slednji naj bi potovali po majhnih krogih, središča katerih bi bila umeščena na velike kroge okoli Zemlje. V tistem času je bil Saturn zadnji poznan planet; za njim naj bi se nahajalo nebo, na njem nepremične zvezde, vse skupaj pa bi se vrtelo okoli našega planeta. Ta pogled, ki je obveljal vse do 16. stoletja kljub posameznim poprejšnjim neuveljavljenim zamislim, se imenuje geocentrični svetovni sistem.
Prelom v znanje o gibanju Zemlje je prinesel poljski astronom Nikolaj Kopernik, ki je 1543. leta spisal delo O gibanju nebesnih teles. V njem je dokazoval, da se Zemlja vkup z ostalimi planeti vrti okoli Sonca in da je premikanje nebesnih teles okoli Zemlje le navidezno, pa tudi to, da so tiri Zemlje in drugih planetov krogi, napeljani okoli Sonca, za Saturnom pa je najti kroglo zvezd stalnic, ki je nepremična. To je bilo seme za uveljavitev nazora, imenovanega heliocentrični svetovni sistem.
Ideje astronoma Kopernika sprva niso naletele na odobravanje, a so njegov pogled vendarle potrdila kasnejša raziskovanja. Tu je bilo pomembnih več znanstvenikov, med njimi Galileo Galilei in Johannes Kepler. Ta je dlje časa opazoval gibanje Zemlji bližnjega planeta Marsa in tudi na osnovi poprejšnjih ugotovitev danskega znanstvenika Tycha Braheja postavil hipotezo, da se vsi planeti gibljejo okoli Sonca po elipsah, skupno gorišče teh elips pa predstavlja Sonce; da spojnica med središčem Sonca in središčem določenega planeta v enakem času na katerem koli odseku oriše enako ploščino; in da je kvadrat obhodne dobe planeta, deljen s tretjo potenco velike polosi ekliptike, za vse planete enak. Prva izmed teh zakonov je Kepler objavil v Novi astronomiji o gibanju zvezde Mars leta 1609, zadnjega pa v knjigi Skladnost sveta deset let zatem. Ti zakoni so bili podlaga za prikaze tira in hitrosti premikanja planetov okoli Sonca.
Na tem mestu je znanost prišla do vprašanja, zakaj se takšno gibanje sploh dogaja. Tu je svojo vlogo odigral Isaac Newton z zakonom o splošni gravitaciji, ki trdi, da se dve telesi med seboj privlačita s silo, ki je premo sorazmerna njunima masama ter obratno sorazmerna kvadratu razdalje med njunima središčema. Poznavajoč ta zakon je moč sklepati tudi, da se manjše telo vrti okoli večjega. Po tem, ko je Kopernik pokazal na to gibanje, ko je Kepler prikazal njegov potek ter je Newton iznašel vzrok, je prišlo do modernega pogleda na Zemljina gibanja.
Vrtenje Zemlje
thumb|250px|Zemlja se vrti okrog svoje osi od zahoda proti vhodu
Planet Zemlja se vrti okrog svoje vrtilne osi, ki potuje skozi oba tečaja in središče. Da se enkrat zasuče okrog svoje osi od zahoda proti vzhodu za 360°, traja 23 ur, 56 minut in 4 sekunde. Točke na zemeljski površini se ne vrtijo z enako hitrostjo zaradi okrogle oblike planeta. Ker mora točka na ekvatorju v enakem času napraviti mnogo daljšo pot kot točka v bližini enega ali drugega pola, mora imeti mnogo večjo hitrost; ta znaša na ekvatorju 465,12 m/s, medtem ko je na samih polih ničelna.
Vrtenja Zemlje neposredno ni mogoče opazovati, saj se skupaj z njo premika tudi vse v njeni notranjosti in, kar je bistveno, v opazovalčevi okolici na površju. Zato se samo po sebi zastavlja vprašanje, ali se vrti Zemlja ali pa morda vse v njeni okolici. To je zmedlo mislece v starogrški družbi, ki so idejo o rotirajoči Zemlji zavrgli zaradi razmišljanja, da bi se v tem primeru zaradi ogromne obodne hitrosti kot posledice velikosti Zemlje (njeno velikost je ocenil Aristotel) vsi nepritrjeni predmeti kotalili sem in tja po njenem površju. Niso namreč še bili seznanjeni z mehanskim zakonom vztrajnosti, ki določa, da se vsako telo giblje s smerjo in hitrostjo, ki mu je bila dana v začetku premikanja, vse dokler ne pride do ovire.
Eden izmed dokazov o vrtenju Zemlje, ki so jih odkrili kasnejši znanstveniki, pa je oddaljenost Zemlji najbližje zvezde Alfa Centaurus. Ta je oddaljena 4,3 svetlobnega leta in da bi v 24 urah obkrožila Zemljo, kot se to navidezno zgodi, bi morala pri takšnem obsegu okrog zemeljskega tira potovati s hitrostjo, mnogo večjo od hitrosti svetlobe, kar pa je za obstoječo materijo nemogoče.
Pojavi zaradi vrtenja Zemlje
Pojave, ki dokazujejo vrtenje Zemlje okrog svoje osi, je moč zaslediti bodisi s poskusi na enem kraju bodisi s primerjavo opazovanj na različnih krajih zemeljskega površja.
Pri tem je pomemben pojav, ki ga je s teorijo dokazal že Isaac Newton leta 1679, s praktičnim poskusom pa je bil dokazan 1791. leta. Gre za odklon prosto padajočega telesa, ki ga spustimo s čim večje višine. Pri natančni meritvi je namreč opaziti, da je telo pristalo nekoliko vzhodneje od pričakovane točke, tj. natanko navpično pod točko spusta. Odklon se zgodi zaradi dejstva, da je vrhnja točka poti telesa, denimo vrh stolpa, bolj oddaljen od središča Zemlje in ima zato večjo obodno hitrost. Predmet, odvržen z vrha, bo tako po zakonu vztrajnosti obdržal svojo hitrost potovanja na vzhod in se bo tjakaj premikal hitreje kot točka natanko pod njim, temu primerno pa tudi pristal bolj vzhodno. Takšen odklon je majhen, saj se je pri poskusu meta krogle v rudniški jašek, globok 158,5 metra na zemljepisni širini 51°, krogla znašla 28,4 milimetra vzhodneje od navpičnice. Bolj do izraza pa bi prišel ob npr. odmetu z letala 10 tisoč metrov nad tlemi, ko bi prosto padajoče telo odvisno od zemljepisne širine zaneslo približno 7 metrov vstran.
Drugi pojav te vrste je navidezno vrtenje ravnine nihala, imenovano tudi Foucaultov poskus z nihalom. Če bi slednjega postavili nad katerega od zemeljskih tečajev tako, da bi podaljševalo vrtilno os, bi nihalo níhalo in pri tem spreminjalo smer gibanja tako, da bi projekcija njegovega gibanja v eni uri ustvarila dva kota po 15° z istim vrhom, in sicer natanko na polu. Vztrajno nihanje bi v 24 urah zarisalo projekcijo gibanja nihala na ravnino, ki bi obsegala kót 360°. Praktični preizkus takšnega pojava, ki ga je možno izvesti kjerkoli izvzemši točke na ekvatorju, je leta 1851 izvedel francoski fizik Léon Foucault v kupoli pariškega Panteona s 67 metrov dolgo kovinsko vrvjo in 28 kilogramov težko kroglo na njenem koncu, na spodnji strani krogle pa z iglo, ki je v posuti pesek risala vzorec. Njen odklon v eni uri je znašal 11° 17'. Takšen pojav se pripisuje dejstvu, da se bo nihalo vedno gibalo v prvotni smeri ne glede na premikanje točke, na katero je obešeno. Poskus pa bi ne deloval na ekvatorju, saj sta ravnina ekvatorja in ravnina meridiana za razliko od drugih lokacij enaki ves čas vrtenja Zemlje.
Posledica vrtenja Zemlje je tudi njena različna težnost, ki je odvisna od zemljepisne širine. Tako na ekvatorju izmera vrednosti zemeljskega pospeška da vrednost 978,049 cm/s², medtem ko je na obeh polih ta rezultat 983,221 cm/s². Videti je, da je težnost na polih večja od tiste na ekvatorju. Razliko gre pripisati vplivu centrifugalne sile, ki jo proizvaja ravno vrtenje Zemlje. Ta deluje v nasprotni smeri sile teže in jo zato zmanjšuje, in sicer najmočneje na ekvatorju, saj je tam obodna hitrost in z njo centrifugalna sila največja.
thumb|250px|Coriolisova sila bi ob izostanku drugih sil povzročala krožno vrtenje zračnih tokov; ko se to zgodi, nastane ciklon
Ena bolj pomembnih neposrednih posledic vrtenja Zemlje pa je tudi odklon horizontalnih gibanj na površju Zemlje, imenovan Coriolisova sila po francoskem inženirju Gaspardu Gustavu Coriolisu. To je pojav, v katerem se vsa velika gibanja po površju Zemlje, kakršna so morski in zračni tok, izstreljena topovska krogla, potujoča raketa, vlak na železniških tirih in reka, odklanjajo od prvotne smeri, in sicer je ta odklon tem bolj izrazit, čim bolj vzporedno s poldnevnikom se gibanje vrši, tj. od severa proti jugu ali obratno. Tako je opaziti odklon v desno, ko preučujemo takšno gibanje na severni polobli Zemlje ter odklon v levo, ko gre za gibanje na njeni južni polovici; reke, ki tečejo po severni poluti od severa proti jugu, imajo bolj erodirane svoje vzhodne (torej leve) bregove, v nasprotnem primeru pa so razjedeni zahodni bregovi. Smer je obratna na južni polobli. Isto velja tudi za železniške tire. Efekt je, kot omenjeno, še ena izmed posledic vrtenja Zemlje okrog vrtilne osi: če se telo giblje na drugačni zemljepisni širini od tiste, proti kateri potuje (kar se najizraziteje zgodi ob gibanju od severa proti jugu ali obratno), ima tudi drugačno obodno hitrost od okolice, proti kateri se premika. Tu zopet nastopi zakon inercije (vztrajnosti), ki povzroči, da telo, gibajoče se proti ekvatorju, skuša zadržati svojo hitrost gibanja proti vzhodu, ta pa je manjša od hitrosti tal nekoliko bolj proti ekvatorju. Posledično to telo »odriva« tla pod seboj na zahod, kar je vidno v npr. bolj erodirani zahodni strani rečnega brega, katerega tok potuje proti ekvatorju. Coriolisova sila je zraven tega tudi pomemben dejavnik pri pihanju pasatov, katerih pot se začne na približno 30° severne in južne geografske širine ter je usmerjena proti ekvatorju. Ti vetrovi se počasi odklanjajo proti zahodu, tako da na severni polobli pridobijo novo smer severovzhod-jugozahod, medtem ko na južni strani ekvatorja začno potovati od jugovzhoda proti severozahodu; ko preidejo ekvatorsko črto, gre njihov odklon v drugo smer.
Pojav premikanja poti umetnih satelitov je znanost zasledila šele v obdobju potovanj v vesolje. Podlaga pojavu so umetni sateliti oziroma njihove orbite. Ti sateliti v določenem času obkrožijo Zemljo, pri tem pa presekajo ekvator vsakič v drugi točki, in sicer nekoliko zahodneje od točke, skozi katero so nad ekvatorjem potovali v prejšnjem krogu poti. Do tega pojava bi ne prišlo v primeru nerotirajoče Zemlje.
Posledice vrtenja Zemlje
Najbolj opazna posledica Zemljinega vrtenja okrog vrtilne osi osi je menjavanje dneva in noči. V vsakem trenutku je tako osvetljena natanko polovica Zemlje, medtem ko je njena druga polovica obrnjena stran od Sonca, zaradi česar je na tem delu površja čas noči. Takšno menjavanje dneva in noči ima cel kup posledic zlasti na zemeljsko površje in posledično tudi na življenje človeka.