恒星日是地球自转的周期，恒星日是以遥远的恒星为参考系的地球自转360度的周期，即23小时56分4秒。

事实上，地球自转的时间不是固定的。相关科学研究表明，地球自转速度正在减缓。目前地球自转的时间是23小时56分4秒。几亿年前，地球上一天的时间比现在短。因为地球自转速度在减慢，恒星日会越来越长。恒星日:遥远的恒星在空的位置是不变的。当地球自转一周，遥远的恒星出现在同一个圆顶位置。这是地球在23: 56: 4时的实际自转周期，它是根据圆顶上方遥远恒星的运动和地球自转周期的实际时间计算出来的。

由于地球自转并绕太阳公转，当地球自转一周时，地面上此时面对太阳的原始位置并不重叠，也就是说，太阳还需要3分56秒才能回到昨天的位置，也就是需要3分56秒才能弥补。在这种情况下，每24小时，太阳就会回到它原来的子午线位置。

人们把这24小时的“一天”称为“太阳日”，因为它是参照太阳来决定的。因为地球公转，“太阳日”确定的“一天”时间比地球真正自转一次的时间要长，地球自转对应的度数大于360度。确定地球自转需要一个相对于地球质心静止的参考物体。因为地球一直围绕太阳旋转，很难找到相对于地球质心静止的参考物体，所以我们只能用遥远的恒星作为参考物体。