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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。 | 
