早在牛頓發現萬有引力定律以前，已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到，要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用，他認為這種力類似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運動中發現，保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力，並且試圖推到引力和距離的關係。1664年，胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果；1673年，惠更斯推匯出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律，推匯出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。

牛頓自己回憶，1666年前後，他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是：在假期裡，牛頓常常在花園裡小坐片刻。有一次，象以往屢次發生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來。

一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉折點，它使那個坐在花園裡的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢。牛頓思索著。終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年，胡克曾經寫信問牛頓，能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年，哈雷登門拜訪牛頓時，牛頓已經發現了萬有引力定律：兩個物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個物體質量的乘積成正比。當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的資料可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運動符合開普勒運動三定律。

地球並不是一個完全不變形、強度無限大的剛體玩具。眾所周知的“板塊構造學說”就認為整個地殼是個支離破碎的結構，並且各部分還在不停地相互擠壓衝撞。我們所見到的高原山峰、巨大海溝就是板塊運動的傑作。地震也是這種運動的形式和後果之一。對於旋轉的地球來說，其自轉速度的快慢跟它的轉動慣量有關。簡單來說，轉動慣量就是質量乘以半徑的平方。地殼運動（包括地震）會影響地球內部的物質分佈。一般來說，正如水向低處流，物質傾向於向地心方向運動，這樣地球的轉動慣量就會減小，從而使地球的轉動速度加快。

不規則體

即使沒有發生地震，地球的自轉速度也一直處於變化當中，只是幅度很小罷了。除了地殼運動，很多因素都會影響地球自轉。比如海洋潮汐，海水的摩擦作用使地球自轉每百年變慢約千分之一秒；又比如季節變化，冰雪尤其是冰川的增厚和消融調整水的分佈，使得秋天的地球比春天的地球要快大約千分之一秒；此外大氣運動（風暴等）、海洋洋流、地表河流、水汽侵蝕，甚至人類活動都會產生影響。實際上，就連地球物理學家們也不清楚究竟有多少因素在影響地球自轉。這些變化雖然都很微小，對於古人和我們的日常生活幾乎是無所謂的。當然，這些微小變化的長期歷史積累效果可能很顯著，比如4億年前地球一年大約有400天，自轉速度比現在快得多。

地殼運動

在一次研究地球潮汐時，科學家們才發現，原來“潮汐制動”對地球自轉的影響也很大。而這種制動作用居然是來自於我們所熟知的月球，是透過月球引力引起的潮汐導致的地球轉速變慢。當地球在旋轉時，被月球引力拉扯的海水就會拖拽著地球從而使得，地球的自轉速度逐漸變慢，這種作用力不僅僅作用在地球上，同時也使得月球以每年4釐米的速度遠離地球。