自古以来，人们用一天作为计量时间的基准，这就是地球自转一周所需的时间。在这样做的时候大家不自觉地承认地球自转周期是不变的。但从18世纪以来的天文观测中就已发现了这一问题，随着计时测时科学的发展，20世纪终于确认了地球自转是不均匀的，因此以地球自转作为计算时间的传统观念发生了动摇，天文学上不得不用均匀的时间系统来做基准，出现了历书时和原子时系统，以区别于用地球自转而确立的世界时。不过由于民用时的要求不必那么精确，所以人们日常使用的是一种协调世界时。
地球自转不均匀表现为三种变化，一是长期减慢，二是不规则变化，三是周期性变化。
长期减慢是逐渐累积的，由于地球自转变慢，一天的长度在增加，古时候一天较短，现代较长。引起地球自转长期减慢的主要原因是潮汐摩擦，因为潮汐总是逆着地球自转的方向，它使地球自转的角动量减少，而因地月系角动量守恒，故月亮逐渐远离地球，月亮绕地球的公转周期变长，根据古珊瑚化石和浅海里一种鹦鹉螺化石生长线的研究。
不规则变化是时快时慢，慢的在几十年或要更长时间内发生微小变化；中等的在10年时间内发生明显变化；快的在几星期到几个月内发生较大变化，这种变化能比微小变化大100倍。引起这些变化的原因正在探讨之中，可能由地核与地幔间的角动量交换或海平面与冰川的变化引起，也同地面上风的作用有关。
周期性变化是本世纪30年代才发现的，主要同季节有关，表现为春季慢、秋季快，这是由风的周年变化引起。此外还有以半年为周期的变化，这是因为地球轨道为椭圆，日地距离周期性地远近变化，引起太阳潮汐的不同。至于以一月和半月为周期的微量变化则是因月地距离有远近，月球潮汐不同所致。
三种变化中以长期变化最值得研究，因为这同地球月亮的演变以至太阳系的演化研究有密切关系，对太阳系稳定性问题也有联系。长期减慢使日长增加，根据现代的测量，其数量约为每世纪日长增加1～2毫秒，即现今的一天比100年前的一天长0.001～0.002秒，一般取0.0016秒。别看这个数字很小，长期累积起来就是非常可观的。现以1毫秒计算：
100年累积：0.001×365×100=36.5秒
200年累积：0.001×365×100 0.002×365×100=109.5秒
300年累积；0.001×365×100 0.002×365×100 0.003×365×100=219秒
……
2000年累积：365×100×10-3（1 2 3 …… 20）=7665秒
可以看到，在公元1000年附近，累积差30分钟以上，公元600年，差1小时多，公元0年，差2小时10分，公元前700年，差5小时以上。
由于上述时间的累积差，必然使我们按现今的日长而计算的古代日食同古代实际观测的情况产生差别，这一差别有二种表现形式，一是全食带的经度东移，二是某地食甚时刻推迟。这一现象在上世纪末德国天文学家奥泊子等人编算《日月食典》时已经发现，但那时人们对地球自转长期减慢的现象尚不清楚，他们只能按实际情况做些经验性的修正。
20世纪20年代天文学家福瑟林厄姆和德西特想到可利用古代日食记录来求观测时刻与计算时刻的积累差值，进而探索日长增加的规律。他们只收集到古巴比伦和古希腊的5次日全食资料，得到的结果虽比现代测定值大了几乎近一倍，但这毕竟开拓了这一领域的研究方法。1939年，琼斯利用200多年来行星和太阳的观测资料从理论上求出地球自转的相对变化，发现日长的增加大约每世纪0.0016秒。这一数据为许多人公认，研究工作暂告一段落。
1938年狄拉克提出，引力常数G减少的问题需要验证。1961年迪克得出G的减小不会大于每年10-11.而人造卫星上天以后的长期观测却发现，地心引力常数GM的减小大约是每年2×10-10左右，比迪克的数据大了20倍。有人认为这是G减小的一个验证，但有人认为这是因地球质量M在减小所引起的。根据现代的研究，使地球自转长期减慢而引起日长增加的因素有六项。
如不考虑地球质量减小，日长的增加每世纪为0.0034秒，而目前的观测值是0.001～0.002秒，一般取0.0016秒。看来地球质量的减少因素不可忽视，而G的减小可能是微不足道的。
由于这一系列因素，古代的日食记录再次受到重视，因为这毕竟是一种有别于现代观测的资料。1969年以后，罗·牛顿、姆勒、斯蒂芬逊等人重新分析古代日食资料，尤其利用了9项中国汉代以前的古记录，得到了大致跟现代测量一致的结果。牛顿认为，中国的古记录非常可靠。
进行这一项研究，对中心食（日全食或日环食）只要有见食地点或时刻就行。中国古代的日食记录往往无见食地点的明确记载，但在历代的都城都建有天文台，故可将见食地点定在都城。至于见食时间，由于古代的时刻制度和计时精度都有误差，给研究工作带来困难，但是只要记录日足够古老，就可以降低相对误差。从上面的估算可见，古代记录应选用公元600年以前的，最好选汉代之前的古日食记录。
20世纪80年代初，北京天文台李致森、韩延本等人对春秋时代到初唐1400多年间的88次中心食记录做了系统分析。他们用历书时标准逐一计算出每次食的中心线，定出每次食中心线上与观测地点纬度相同的点，该点的经度与观测地点经度的差化成时间差，就是所求的计算值与观测值的时间累积差值ΔT。这是因为历书时标准的古代日食中心线与实际发生日食时地球表面上的见食中心线之差主要表现在经度方面，纬度方向的漂移较小。
他们绘出了88次日食的ΔT值随时间的变化图，可以看出越到古代Δt值越大的趋势。这一趋势就表示了地球自转变慢的累积效应，据其平均值就可以求出地球自转长期变慢的速率。将这一结果同最近200年来的天文观测相比，发现同现今的值接近（参见《天体物理学报》4卷2期，第107页）。
笔者曾从古代记录的见食地点方面分析，发现笼统地定为都城所在地会带来ΔT值弥散过大的毛病，因而提出一种修正方案。经修正后可以降低弥散，改善计算结果。
应该指出，该问题的研究还只是开始，要拟合一个较好反映历史时期地球自转速率变化的ΔT曲线还有待于利用更多的古代天象记录和多种方法。上面提到的只是一种方法，即中心食法，而且只用了见食地点一个参量。其实可以用来做此项研究的还有其他参量，如见食时刻，偏食的最大食分，月食、月掩星、行星冲时刻，春秋分和冬夏至时刻等，一般说来，对于地域性差异较强的天象，如中心食带，行星掩星，月掩恒星等，可利用它们的记录地点，对于可见地域广大的天象，可利用它们的记录时刻。当然如何利用这些古记录，还有待理论研究和处理方法的提出，以及相应的计算技术。目前这一领域的研究正成为天文地球动力学研究的一个课题，大有发掘之必要。