Un día es el tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta. Es de día en el lado de la Tierra que está orientado hacia el Sol; cuando es de noche, ese lado de la Tierra está de espaldas al Sol. La Tierra tarda 24 horas en girar una vez, por lo que es un día, incluyendo el tiempo diurno y el nocturno. Este es el tiempo solar medio, medido en relación con el Sol. También existe el tiempo sideral, medido en relación con las estrellas fijas. El día sideral es unos minutos más corto.

Día solar: aparente y medio

El día solar aparente es el intervalo entre dos pasos consecutivos del Sol por el mismo meridiano local (p. ej., dos mediodías sucesivos). Debido a que la órbita de la Tierra es elíptica y su eje está inclinado, la duración del día solar aparente varía ligeramente a lo largo del año. Para usos prácticos se define el día solar medio, que es el promedio de esas variaciones y se toma como 24 horas exactas, es decir, 86 400 segundos del Sistema Internacional.

La diferencia entre el día solar aparente y el medio está explicada por la llamada ecuación del tiempo, que cuantifica cuánto adelanta o atrasa el Sol real respecto al Sol medio. Estas variaciones son de segundos a decenas de segundos y son importantes para la astronomía y la navegación.

Día sideral

El día sideral se mide en relación con las estrellas lejanas (consideradas fijas). Es el tiempo que tarda la Tierra en rotar hasta que una misma estrella retorna al mismo meridiano. Su duración es de aproximadamente 23 horas, 56 minutos y 4,091 segundos (≈ 86 164,091 segundos), es decir, unas 3 minutos y 56 segundos menos que el día solar medio.

El día sideral es la unidad natural en astronomía para seguir la posición aparente de las estrellas y objetos celestes, porque esas posiciones cambian cada día solar pero se repiten cada día sideral.

Diferencias y causas

  • Movimiento orbital de la Tierra: mientras la Tierra gira sobre su eje, también avanza en su órbita alrededor del Sol. Ese avance hace que, tras una rotación completa relativa a las estrellas, la Tierra tenga que girar un poco más (aprox. 0,9856°) para que el Sol vuelva a la misma posición en el cielo, lo que añade cerca de 3 min 56 s al día solar frente al sideral.
  • Variaciones en la rotación: la rotación terrestre no es perfectamente constante: cambia por efectos de mareas, intercambio de momento angular entre atmósfera y planeta, grandes terremotos, derretimiento de hielos y otros procesos. Por eso la duración del día puede aumentar o disminuir en escalas de tiempo cortas y largas.

Medición y tiempo civil

La unidad de tiempo del Sistema Internacional, el segundo, se define a partir de la frecuencia de transición del cesio (reloj atómico), no de la rotación terrestre. El tiempo civil coordinado (UTC) se basa en relojes atómicos; para mantenerlo cercano al tiempo basado en la rotación (UT1) se introducen de vez en cuando segundos intercalares (leap seconds). Esto evita que el reloj civil se aleje más de 0,9 segundos de la posición real del Sol en el cielo.

Resumen práctico

  • Día solar medio: 24 h = 86 400 s — usado para la vida cotidiana.
  • Día sideral: ≈ 23 h 56 min 4,091 s — usado en astronomía para seguir estrellas y objetos celestes.
  • La diferencia entre ambos viene del movimiento orbital de la Tierra; la rotación no es perfectamente constante y por eso se ajusta el tiempo civil con segundos intercalares cuando es necesario.