Il tempo necessario alla Terra per ruotare sul suo asse di 360 gradi, o una rotazione rispetto alle stelle “fisse”, è un Giorno siderale. (Siderale significa stelle.) Un giorno siderale è di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi.
In confronto, il tempo è necessario per la Terra di ruotare in modo tale che il Sole va da mezzogiorno locale a mezzogiorno locale è un giorno solare. Mezzogiorno locale è quando il Sole è più alto nel cielo per un osservatore ad una particolare latitudine. Un Giorno solare è anche chiamato un giorno sinodico della Terra.
Un giorno solare in media è di 24 ore, anche se può variare fino a più o meno 25 secondi. Il giorno solare medio (24 ore) è chiamato il giorno solare medio.
La differenza di quattro minuti tra il Giorno siderale e il Giorno solare medio ha a che fare con la Terra che si muove in avanti nella sua orbita attorno al Sole mentre ruota sul suo asse. Poiché la Terra avanza nella sua orbita di circa un grado rispetto al Sole ogni giorno, la Terra deve ruotare di un grado extra (o 361 gradi totali) ogni giorno per riallinearsi con il Sole affinché il mezzogiorno locale si verifichi di nuovo.
La ragione per cui il Giorno solare varia intorno al Giorno solare medio è che la Terra si muove a velocità diverse attraverso la sua orbita attorno al Sole. Questo è in linea con la Seconda Legge di Keplero del Moto Planetario.
Si prega di notare che il Giorno solare medio cambia per un lungo periodo di tempo, a causa del rallentamento della rotazione della Terra a causa delle forze di marea esercitate sulla Terra principalmente dalla Luna. Ad esempio, il Giorno solare medio era di circa 23 ore circa 250 milioni di anni fa.