De aarde draait precies in 24 uur om haar as. We noemen deze periode ook wel een zonnedag. In de praktijk blijkt dit helemaal niet zo te zijn. De aarde draait namelijk in 23 uur, 56 minuten en 4 seconden om haar as. 3 minuten en 56 seconden sneller dus dan dat een zonnedag duurt. Deze precieze tijd noemen we een sterrendag gemeten in de sterrentijd of siderische tijd.

Om het verschil te begrijpen is het belangrijk hoe we de rotatie van de aarde bepalen. Astronomen doen dat door een verre ster als oriëntatiepunt te nemen gezien vanaf een vaste plek op aarde. Een dergelijk ver object verplaatst zich nauwelijks ten opzichte van de verplaatsing van de aarde.

Doordat de aarde draait zien we die ster steeds op een ander punt aan de hemel staan. Dit komt niet omdat de sterren bewegen, maar omdat de aarde draait om haar as. Als de aarde haar rotatie heeft afgerond staat die ster weer op dezelfde plek aan de hemel. Dit duurt precies 23 uur, 56 minuten en 4 seconden.

We kunnen ook onze eigen zon als oriëntatiepunt nemen. Als de zon weer op dezelfde plek staat aan de aardse hemel dan zijn we ‘opeens’ 24 uur verder. Dit verschil van een kleine vier minuten komt omdat de aarde ook in een baan om de zon beweegt. Feitelijk draait de aarde een stukje verder om haar as om de zon weer op dezelfde plek in het vizier te krijgen. In de animatie is dat geod te zien.

Astronomen gebruiken de sterrentijd om exacte posities van hemellichamen te kunnen bepalen. De sterrentijd is daar uitermate geschikt voor omdat die tijd constant is. Zonnetijd daarentegen varieert door het jaar heen als gevolg van de elliptische baan van de aarde om de zon en de schuine stand van de aardas. De snelheid van de aarde is hierdoor niet altijd gelijk gedurende het jaar en dat is erg onhandig als je bijvoorbeeld ruimteverkenning doet en telescopen wilt synchroniseren.