Dünya’nın kendi çevresinde uzak yıldızlara göre tam bir dönüş yaptığı süre. Gözlemevlerinde kullanılan bu zaman birimi 23 saat 56 dakikadır.
Dünya’nın çeşitli hareketleri varsa da, gün uzunluğunu denetleyen iki hareket vardır.
Dünya’nın kendi çevresindeki hareketi
Dünya’nın Güneş çevresindeki hareketi
Her iki hareket te batıdan doğuya doğrudur.Bu sebepten, bir gün içinde Dünya hem kendi çevresinde doğuya doğru döner, hem de Güneş çevresinde doğuya doğru döner.
Dünya’nın Güneş çevresindeki hareketi eliptiktir. Fakat elipsin dışmerkezliği çok az (0.017 ) olduğundan hareket çembersel sayılabilir. Çember iç açısının 360 derece, bir yıl uzunluğunun da yaklaşık olarak 365 gün olduğu göz önüne alınırsa, Dünya’nın Güneşi çevresindeki yörüngesinde her gün Güneş’e göre, yaklaşık olarak 1 derece hareket ettiği ortaya çıkar.
Gün (Güneş günü) ve yıldız günü
Günlük hayatta gün olarak belirtilen 24 saatlik zaman, yukarıda verilen iki hareketin toplamından oluşur. Bu hareketler Dünya’nın kendi çevresindeki 360 derecelik dönüşü ile, Güneş çevresinde yaklaşık 1 derecelik dönüşüdür. Bir başka deyiş ile, Dünya üzerinde bir noktanın tepe noktasında bulunan Güneş’in yeniden aynı noktaya gelmesi için Dünya’nın kendi çevresinde 360 değil, yaklaşık 361 derece dönmesi gerekir. Bu sebeple günlük hayattaki 24 saatlik gün gerçekte Dünya’nın kendi çevresindeki dönüş süresinden daha uzun bir süredir.
Sağdaki şekilde bu durum gösterilmiştir. Birinci gün, Güneş Dünya’daki a olarak işaretlenmiş bölgenin tepe noktasındadır. İkinci gün, Dünya kendi çevresinde 360 derecelik tam bir dönüş yapmış, fakat Güneş a bölgesinin tepe noktasına gelememiştir. Güneş’in tepe noktasına varması için, Dünya dönüş hareketinin θ açısı kadar daha devam etmesi gerekmektedir.(Şekildeki büyüklük ve açılar abartılıdır.)
Güneş’in tepe noktasına varması için Dünya'nın yaptığı yaklaşık 360 derecelik dönüş süresine Güneş günü, Dünya’nın kendi çevresinde yaptığı 360 derecelik dönüş süresine ise yıldız günü (sideral day) denir. Buna karşılık Yıldızların her gece gökyüzünde aynı konuma gelmeleri için ise 360 derecelik dönüş yeterlidir.(Günlük hayatta kullanılan gün Güneş günüdür. Bilimde ise genellikle yıldız günü daha önemlidir.)
Yıldız gününün süresi
Yaklaşık değer verilerek söylenirse, bir yılda 365 gün ve 6 saat (365.25 gün) vardır. Gerçekte ise yapılan duyarlı ölçümlere göre (noktadan sonra altı hane ile) yıl uzunluğu 365.242190 gündür(ya da 31556925 saniye). Burada gün sözü ile Güneş günü kastedilmektedir.
Yıldız günü iki yolla bulunabilir:
A.Bir günlük süre ile hesap
Dünya kendi çevresini olan 360 dereceyi döndükten sonra Güneş’in gökte değişen konumunu yakalamak için bir θ açısı daha dönmektedir. Her gün fazladan dönülen bu açıların toplamı bir yıl içinde 360 derece olacaktır. Şu halde bir gün içinde fazladan dönülen açı;
Bu Dünya’nın her Güneş gününde 360.9856473 derece döndüğü anlamına gelir. Bu süreye biz 24 saat ya da (24•3600= ) 86400 saniye deriz. Şu halde 360 derecelik yıldız gününün süresini bulmak için bir orantı kurmak yeterlidir.
Burada Ty yıldız gününün süresi ve Tg de Güneş gününü süresidir.( 86400 sn)
B.Bir yıllık süre ile hesap
Aynı hesap bir yıllık süre göz önüne alınarak da yapılabilir. Güneş gününe göre bir yıl 365.242190 gündür. Aynı süre yıldız gününe göre bundan bir gün uzundur. (Aradaki bir günlük fark Dünya'nın fazladan döndüğü açının karşılığıdır.) Dolayısıyla, yıldız gününe göre bir yıl 366.242190 gündür. Gün sayılaraı arasındaki orana Z denirse,
Gün sayısındaki artış gün süresi ile ters orantılı olduğundan,
Her iki yolla da bulunduğu gibi bir yıldız gününün süresi
Yıldız gününün gözlenmesi
Aslında gün boyunca kullanılan bütün ölçüler Güneş gününe göredir. Ama gece boyunca gözlem yapanlar yıldız gününün farkını da saptayabilirler.
İki gece üst üste yıldız gözlemi yapan bir gözlemci yıldızların her gün bir önceki geceye göre, yaklaşık olarak 4 dakika kadar erken doğduğunu görecektir. Bu durum (karmaşık hareketi olan Güneş sistemi cisimleri bir tarafa bırakılırsa) gökteki bütün cisimler için geçerlidir. Böylelikle, her gün bir gün öncesine göre erken doğan yıldızlar mevsimden mevsime gökyüzünde yer değiştirirler. Sonuçta, yıldızlar tam bir yıl sonra gökyüzünde aynı noktaya dönmüş olurlar.
Zaten eski insanlardaki Güneş’in her ay farklı bir zodyak burcuna girdiği inanışının sebebi de budur.