Interacțiunile gravitaționale dintre Pământ, Lună și Soare au influențat viteza de rotație a planetei noastre de-a lungul istoriei sale geologice.
Durata unei zile terestre, în prezent de 24 de ore, a variat semnificativ în trecut, fiind influențată în principal de efectul de frânare exercitat de Lună prin intermediul mareelor.
Acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, la scurt timp după formarea sa, Pământul se rotea mult mai repede, o zi având o durată estimată la circa zece ore. Mecanismul principal responsabil pentru încetinirea rotației terestre implică forțele mareice lunare.
Atracția gravitațională a Lunii nu este uniformă pe întreaga suprafață a Pământului; ea este mai puternică pe partea orientată spre Lună și mai slabă pe partea opusă.
Această diferență de forță deformează ușor planeta, efectul cel mai vizibil fiind asupra oceanelor, unde se formează umflături de apă, cunoscute ca maree înalte.
Deoarece Pământul se rotește mai repede decât orbitează Luna, aceste umflături mareice sunt purtate ușor înaintea poziției Lunii pe orbită.
Atracția gravitațională exercitată de aceste mase de apă asupra Lunii și, invers, atracția Lunii asupra acestor umflături generează un cuplu de forțe care se opune rotației Pământului, transferând moment cinetic de la rotația planetei la orbita Lunii și cauzând o încetinire graduală a vitezei de rotație terestră.
Acest proces duce la disiparea energiei cinetice de rotație a Pământului sub formă de căldură, în principal prin frecarea apei de fundul oceanelor. Soarele contribuie, de asemenea, la modificarea vitezei de rotație a Pământului prin două tipuri de maree.
Mareele gravitaționale solare acționează similar celor lunare, deși cu o intensitate mai mică, contribuind la încetinirea rotației.
Atracția solară este semnificativă, dar distanța mult mai mare până la Soare comparativ cu distanța Pământ-Lună face ca efectul său mareic gravitațional să fie aproximativ jumătate din cel lunar. Al doilea tip de influență solară este mareea termică atmosferică.
Lumina solară încălzește atmosfera terestră, provocând expansiunea acesteia. Această expansiune creează o distribuție neuniformă a masei atmosferice, asupra căreia gravitația Soarelui poate exercita un cuplu.
Spre deosebire de mareele gravitaționale, mareea termică tinde să accelereze rotația Pământului. În condițiile actuale, efectul de frânare exercitat de Lună predomină, ducând la o prelungire constantă, deși foarte lentă, a duratei zilei.
Analiza dovezilor geologice, cum ar fi straturile sedimentare vechi influențate de ciclurile mareice, a relevat o perioadă remarcabilă în istoria Pământului, cuprinsă aproximativ între două miliarde și 600 de milioane de ani în urmă.
În acest interval, procesul de încetinire a rotației terestre pare să fi intrat într-o pauză, durata zilei stabilizându-se la aproximativ 19,5 ore.
Explicația constă într-un echilibru temporar între forțele care încetinesc rotația (mareele lunare și solare gravitaționale) și cele care o accelerează (mareea termică solară).
Se consideră că, în acea perioadă, atmosfera Pământului era mai caldă, iar durata zilei de 19,5 ore a intrat în rezonanță cu oscilațiile naturale ale atmosferei încălzite de Soare.
Această rezonanță a amplificat considerabil efectul mareei termice atmosferice, permițând cuplului de accelerare solar să contrabalanseze aproape perfect cuplul de frânare exercitat de Lună. Astfel, pentru mai mult de un miliard de ani, durata zilei a rămas relativ constantă.
După ieșirea din această perioadă de rezonanță, acum aproximativ 600 de milioane de ani, efectul de frânare lunar a redevenit dominant, iar ziua terestră a început din nou să se lungească, ajungând la valoarea actuală de 24 de ore.
Fără această perioadă de stabilitate datorată rezonanței atmosferice, continuarea netulburată a încetinirii rotației ar fi putut duce la o durată a zilei actuale considerabil mai mare, posibil depășind 60 de ore.
