地球自转是一种周期性的运动，其自转周期为一日。在天文学上，日的长度有三种：即恒星日、太阳日、太阴日。它们分别是以恒星、太阳、月球为参考点的。
恒星日：某一地或同一经线，同一恒星相邻两次上中天所用的时间为一个恒星日。
太阳日：某一地或同一经线，太阳中心相邻两次上中天所用的时间为一个太阳日。
太阴日：某一地或同一经线，月球中心相邻两次上中天所用的时间为一个太阴日。
天体运动周期是以转过360º所用的时间为标准的，在天球上只有遥远的恒星被认为是不动的，而太阳和月球在天球上都有运动，且速度不同，日的长度也不等。因而恒星日是地球自转的真正周期。
首先，比较恒星日和太阳日。如图示，地球上某地A点日上中天、星上中天，当地球自转过360º，达到恒星再上中天时，完成了一个恒星日，但此时太阳尚没有上中天，地球还需要转过59′才过到日再上中天，完成一个太阳日。因此，一个太阳日地球自转过的角度为360º+59′，所以太阳日比恒星日要长。
太阴日是以月球为参考点所度量的地球自转周期。月球中心连续两次通过地球上同一子午线所需要的时间。平均是24小时50分，比平太阳日长50.47分。这是由于月球公转方向和地球自转方向相同，月球每日在白道上平均运行13°11′，因此当地球自转一周后，月球已经沿轨道向前运行了13°11′，而地球需要再转过13°11′（地球绕过这个角度所需的时间约是50分），月球中心才能两次经过这一子午线。所以，以一定的地点来说，月球中心通过当地子午线的时刻，总比前一天延迟50分钟。
由于日常生活中人们常以24时表示太阳日的长度，因此恒星日为23时56分4秒，太阴日为24时50分。
| 日 | 参考点 | 日自转角度 | 时间 |
| 恒星日 | 恒星 | 360º | 23时56分04秒 |
| 太阳日 | 太阳 | 360º+59¢ | 24时 |
| 太阴日 | 月球 | 360º+13º38¢ | 24时50分 |
恒星日和太阳日的区别
恒星日是以距离无限远的恒星为标准，太阳日是以太阳为标准。
恒星日：某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔，为23时56分4秒。（自转周期）
太阳日：某地经线连续两次与日地中心连线相交的时间间隔，为24时。（昼夜交替周期）
楼主可以想象一下，假设你就是地球，原地旋转，你开始的时候正好直视一个东西（比如一个杯子），当你原地转一圈，再次直视这个杯子的时候，你正好转了360度。
地球的情况比你要复杂，因为地球在自转的同时还在公转。为了体会地球的处境，你依旧可以做试验。你直视一个杯子（把它当作太阳，为了效果明显，不要距离杯子太远，3米之内最好），然后顺时针旋转，旋转的同时向右迈一步（这个“右”是指你初始站立位置的右边），以此来模仿地球的运动（你开始旋转的时候不管是“自转”还是“公转”，方向都是向右的，这用来模仿地球的自转方向和公转方向是相同的）。等你再次直视杯子的时候，你会发现你旋转的角度不到360度——这就是一个太阳日。
而恒星日是相对于无限远的恒星而言的，试想你直视着很远的一个物体（比如月亮或者很远的一栋大楼），你“自转”一圈并且在“自转”的同时“公转”一步，直到你再次直视它。因为你们相距如此遥远，你发现你旋转的角度就是360度（当然不是精确相当，但如果参照物无限远，那么是等于360度的）
希望你明白了。造成恒星日和太阳日的区别的原因是：1，因为他们距离地球的距离一个无限远而一个很近；2，地球同时存在公转和自转。
而且从试验中你会发现，恒星日比太阳日长，这是由于地球公转和自转同向所决定的，如果公转自转不同向，你可以在试验中体会到结论正好是相反的。
下面这个图示也是帮助我们理解恒星日和太阳日区别的：
希望今天分享的地理知识能够帮助大家学习，更多地理知识汇编，尽在查字典地理网！
【天文学上的三种“日长度”】相关文章：
★ 世界上的私人国家
★ 地球的“外衣”
