太陽日與恆星日

早期的時間公制單位是以平均太陽日為準。從第一天的正午到第二天正午所經歷的時間稱為一個太陽日，此段時間略大於地球自轉一周所需的時間（因為地球除了自轉外，還繞著太陽公轉）。恆星因在極遙遠處，所以每一個恆星日均維持為地球自轉一圈之時間。

太陽日（對準太陽）要比恆星日（對準恆星），要多轉θ的時間。

太陽日因季節不同而有些微變化（由於地球繞日之軌道為髓圓，在軌道上的每一位置，公轉速率不相同，故每一個太陽日並不等長，取一年太陽日的平均值，就是所謂的平均太陽日。將一個平均太陽日分成24小時，一小時分成60分，一分鐘分成60秒。因此時間的基本單位--「秒」，定義為一個平均太陽日的86,400分之一。

為何一年中每一太陽日的大小不等？為何地球在公轉軌道上的不同位置，公轉速率不相同？

這二個問題的答案是相同的。刻卜勒整理第谷團隊觀測行星所得資料（主要是火星），歷經二十年，整理出了「行星運動三大定律」。其中第二定律如上圖所示：「行星與太陽連線，在相等時間內掃過相等大小的面積。」所以可得知，在近日點處行星公轉速率大，而遠日點處行星公轉速率慢。