太陽の動きとは別に恒星の動きによって１日の長さを決めることができます。これを恒星日と言います。
  例えば、毎日同じ恒星を同じ時刻に観測していると、日が経つに連れその恒星はだんだんと西へ動いていくように見えます。これは地球が１日で３６０°自転するのに加え公転周期の一部が含まれて、恒星の見かけの動きが速くなるためです。この見かけの１日（地球が恒星に対して１回転する時間）を恒星日と言い、２３．９３４４６９７時間になります。
  恒星の観察を言い換えると、恒星日は太陽日より約４分短いので恒星の見かけの南中時刻は１日につき約４分ずつ早くなります。そのため、その恒星は毎日同時刻に約４分に相当する分だけ西へ動いていくように見えます。

  １年の長さ（太陽年）を太陽日で計算すると３６５．２４２２太陽日になりますが、恒星日で計算すると３６６．２４２２恒星日になります。つまり、太陽日と恒星日で、１年の長さが丸１日分違うことが分かります。このことは、ある恒星の南中時刻が毎日約４分早くなることに由来します。この約４分を１年間積み重なると、ある恒星の南中時刻は元に戻ります。これが、太陽日と恒星日が１年間で丸１日分違うことの理由です。