Pohyb nebeských telies
Kým slnečný čas je určený z rotácie Zeme voči Slnku, hviezdny čas je určený z rotácie Zeme voči vzdialeným hviezdam. Pretože Zem okrem rotácie koná ešte obežný pohyb okolo Slnka, a teda poloha Slnka medzi hviezdami sa pozorovateľovi na Zemi počas roka mení, navzájom sa slnečný čas a hviezdny čas od seba líšia. V astronómii je presne definovaný ako hodinový uhol jarného bodu, teda bodu s nulovou rektascenziou. Ak jarný bod prechádza miestnym poludníkom (meridiánom), je práve 0 hodín miestneho hviezdneho času. Hviezdny čas beží o niečo rýchlejšie ako slnečný čas. Preto je jeden hviezdny deň trochu kratší ako jeden slnečný deň; rovná sa 23 h 56 min a 4,09 s stredného slnečného času. Hviezdny čas možno sledovať podľa polohy súhvezdí na oblohe, ako znázorňuje nasledujúci obrázok.
Obrázok 11: Hviezdny čas
(Zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Grosserwagenmitzeigerz.jpg)
Rozdiel dĺžky hviezdneho a slnečného času možno priblížiť pomocou pripojeného schematického obrázka (v schéme si nezodpovedajú vzájomné veľkosti telies, ich vzdialenosť ani uhol medzi polohami 1 a 3). Vyjdime z polohy Zeme označenej číslicou 1. Zem sa pohybuje okolo Slnka približne po kružnici (ide presne o elipsu, avšak len nepatrne odlišnú od kruhu) a súčasne sa otáča okolo vlastnej osi. Smer obiehania a smer rotácie Zeme sú rovnaké (momenty hybnosti oboch pohybov majú rovnakú orientáciu). Potom, čo sa Zem okolo svojej osi otočí o 360 stupňov, dostane sa do polohy 2. Medzi 1 a 2 ubehol jeden hviezdny deň. Pozorovateľ na povrchu Zeme však ešte nemá Slnko v rovnakej polohe, ako bola v polohe 1. Až po ďalšom pohybe okolo Slnka a súčasnej rotácii okolo svojej osi sa dostane Zem do polohy 3, kedy má pozorovateľ na povrchu Zeme Slnko v rovnakej polohe ako v polohe 1. Medzi polohami 1 a 3 ubehol jeden slnečný deň. Je teda zjavné, že slnečný deň je dlhší ako hviezdny deň.
Na obrázku je vidieť uhol medzi sprievodičmi v polohe 1 a 3, ktorý zodpovedá jednému slnečnému dňu. Pretože rok má približne 365 dní a kružnici zodpovedá uhol 360 stupňov, Zem okolo Slnka každý deň prejde uhol približne rovný 1 stupňu (presnejšie uhol o niečo menší, rovný 360/365 stupňa). O rovnaký uhol sa pootočí Zem okolo svojej osi viac, aby nastal jeden slnečný deň. Preto je slnečný deň dlhší o čas potrebný na otočenie Zeme o jeden stupeň, teda o 4 minúty (1/360 dňa sa rovná 24 60/360 minútam, čo sú uvedené 4 minúty). Pretože uhol je o niečo menší ako 1 stupeň (ako je uvedené vyššie, rovná sa 360/365 stupňa), je rozdiel medzi hviezdnym a slnečným dňom nepatrne menší ako vypočítané 4 minúty (3 min 55,91 s stredného slnečného času, čiže 3 min 56,555 s hviezdneho času).
Obrázok 12: Hviezdny deň
(Zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sidereal_day_(prograde).svg)
Dohodou je stanovené, že slnečný a hviezdny čas majú rovnakú hodnotu v okamihu jesennej rovnodennosti.
Poznámka: Okrem spomínaných časov používajú astronómovia ešte ďalšie časy, ktoré sú presnejšie a zbavené najrôznejších vplyvov narušujúcich ich stabilné spojité plynutie.