Il fatto che il nostro pianeta sia soggetto ad un moto di rotazione non solo determina l'alternarsi del giorno e della notte, ma costituisce anche la base di molti sistemi di riferimento e gioca un ruolo fondamentale nell'evoluzione di altri fenomeni, quali la circolazione atmosferica e le correnti oceaniche. Il moto di rotazione della terra è tuttavia un fenomeno molto complesso, intimamente legato alla sua forma e struttura e con caratteristiche variabili nel tempo a causa delle perturbazioni causate da una molteplicità di effetti che agiscono sul nostro pianeta (maree, venti, correnti oceaniche, etc.).

La prima trattazione sistematica del problema si deve ad Eulero (1765) che, assumendo la terra perfettamente rigida, ne studiò il moto utilizzando le sue celebri equazioni che governano la dinamica dei corpi rigidi (moti giroscopici).

Se si prescinde dalle forze esterne, dovute principalmente all’azione variabile del Sole e della Luna sul rigonfiamento equatoriale terrestre che producono i noti fenomeni della precessione lunisolare, conosciuta fin dai tempi di Ipparco (secondo secolo a. C.) e della nutazione lunisolare con periodo di circa 18.6 anni, scoperta da Bradley nel 1748, la teoria di Eulero prevede un moto di nutazione della massa della Terra con un periodo di circa 303 giorni medi. Ovvero, se in un certo istante, e per cause unicamente interne (spostamenti di masse, etc.), l’asse di rotazione (asse polare) non coincide con quello di massimo momento d’inerzia (asse di figura corrispondente al semiasse minore dell’ellissoide di rivoluzione al quale la Terra è assimilata in prima approssimazione), l’asse polare non potrà più rimanere fisso rispetto alla massa terrestre, ma descriverà un cono circolare intorno all’asse d’inerzia, con vertice nel centro di gravità della Terra: nutazione libera euleriana.

Il periodo di questa variazione (303 giorni medi, come già detto) dipende esclusivamente, nel caso della Terra rigida, dalla differenza nella distribuzione delle masse terrestri rispetto all’asse di figura e a quello equatoriale.

Lagrange, Laplace, Poisson, Jacobi e Bessel proseguirono questi studi e, intorno alla metà dell’ottocento, il Poinsot (1851) diede un’elegante descrizione geometrica del moto.

Secondo la rappresentazione del Poinsot, per un osservatore posto sulla superficie della Terra, l’asse di istantanea rotazione sembra descrivere attorno all’asse di figura un cono la cui ampiezza osservata è attualmente di circa 0.3 secondi d’arco.

Tale cono interseca la superficie della Terra lungo una circonferenza, la cosiddetta polodia (circa 10 metri di raggio) tale che ogni suo punto definisce, in ogni singolo istante, la posizione del Polo Nord geografico. Contemporaneamente, l’asse di rotazione descrive nello spazio, con moto diurno attorno all’asse di momento angolare (che rimane invariabile, in assenza di forze esterne) un piccolo cono di ampiezza di un millesimo di secondo d’arco (circa 3 cm sulla superficie della Terra) detto erpolodia.