Die Erde dreht sich in einem festen Rhythmus um ihre Achse. (Diese Rotation zu beweisen ist nicht einfach! Siehe dazu Rotationen im Sonnensystem.) Unser Tag ist definiert durch die Dauer zwischen den Zeitpunkten, an denen die Sonne in maximaler Höhe am Himmel steht (mitten am Tag). Da die Erde eine elliptische Bahn um die Sonne hat, sich dadurch mal schneller und mal langsamer in der Bahn fortbewegt (Keplersche Gesetze), sie aber eine feste Eigenumdrehungsgeschwindigkeit hat, variiert die Zeit zwischen den maximalen Sonnenhöhen. Für die Praxis wird daher der Mittlere Sonnentagdefiniert, der eine Länge von 24 Stunden hat.
Betrachtet man die Rotation der Erde nicht in Bezug zur Sonne, sondern in Bezug zum weiten Sternhimmel, dann merkt man, dass eine Umdrehung der Erde 23 Stunden und 56 Minuten dauert, also 4 Minuten weniger als die 24 Stunden des Sonnentags. Wegen der Bewegung der Erde in ihrer Bahn steht die Sonne eben "4 Minuten weiter" am Himmel (siehe Abbildung unten). Daher "verschiebt" sich auch der Sternhimmel jede Nacht ein wenig: Jeder Stern geht am nächsten Tag 4 Minuten früher auf.