有多少人天真的認為地球自轉一圈是一天？

我們尋找外星文明、宜居星球最重要的一點就是適宜的温度。地球存在生命的原因之一就是我們處於太陽系的宜居帶中，然而大家常常忽略了一點，除了距離，地球自轉也對温度的調節起到了極大的作用，沒有自轉、自轉太快或太慢都無法誕生生命。

沒有自轉就沒有你

地球同時也圍着太陽轉，太陽就像一盞“燈”，正對太陽為光明，背對為黑暗。自轉給地球帶來了晝夜交替，如果沒有自轉，我們會經歷持續長達半年的白晝與持續長達半年的夜晚，這不單單是一睡就半年的問題。

打火機點着火，手迅速穿過，感受到些許温度，如果速度更快，連温暖都感覺不到。如果緩慢通過就會有一陣烤肉的香味撲鼻而來。地球就像架在燒烤架子上的肉，太陽就像篝火，必須不斷的旋轉，讓肉的各處受熱均勻，才不會烤糊。

如果沒有自轉，連續半年光照會使地表温度達到100度以上，背面的海水會結冰，蛋白質即使出現也只會失活，生命將無法誕生。

如果地球自轉太慢，同樣會出現上面温差大，温度過高與過低的問題，不轉與慢轉區別就是開大火爆炒，還是小火慢燉。

如果地球自轉太快，温差會變小，地質活動會加劇，地震火山頻繁，颱風會增多，四季變化快，同樣是煉獄。

因此日地距離要適中，自轉速度也要適中，24小時為週期的晝夜交替就讓我們很舒服。那麼24小時是怎麼來的，僅僅是因為地球自轉嗎？如果你與枱燈保持靜止，你原地打轉，不是前面亮就是後背亮，然而地球與太陽並不像你和枱燈一樣相對靜止。

太陽日

如果地球和太陽相對靜止，地球在軌道X位置不動，原地轉動，當地球上的A點再次對準左側的太陽，地球將完成一圈自轉。

在實際情況中，地球會從軌道上X處移動到軌道Y處進行公轉，當地球僅僅只是完成一圈自轉，A點再對準左側時會發現太陽已經不在正左方位，而是左下方。地球還需要轉動一個角度，A點才能與太陽“對視”，這個過程中地球總共轉動了360°59′′，我們把這個以24小時為週期的日夜更替叫做太陽日。

太陽日的週期我們有很多種辦法得到，例如在地面上立根棍，它的影子會發生角度與長短的變化，當影子處於最短的時候就是當地的正午，用我們總説的話就是：太陽最高的地方。這也是A

點正對太陽的時候，但並不代表時間是中午12點，只能説是地方時的12點。

我們總説北京時間，然而北京的正午（影子最短）也並非北京時間的12點。地球根據經線分為24個時區，北京為東經116.4°處於東八區中（東經112.5°到東經127.5°），東八的中心線為東經120°，我們手錶與東經120°的地方時同步。常州市較為接近東經120°，所以北京時間也近乎於常州的地方時，而非北京的地方時。

早在戰國之前，古人發明日晷來計時就是基於這個原理，不過日晷所顯示的時間為地方時，例如新疆的日晷和北京的日晷肯定不同步。不過，我國區域內都是統一使用北京時間（東經120°地方時），而新疆處於東六區，地方時與東八區相差兩個小時，也就是説東部地區天亮了，新疆需要兩個小時以後才會亮，而下午放學後，東部的小朋友放學回家可以會動畫城、大風車，而新疆的小朋友到家看到的是“地球”伴隨着噔噔~噔噔的畫面。

圖：新疆晚上9點的天空

恆星日

地球真正自轉一圈（360°）所用的時間為23小時56分04秒，稱為恆星日。地球與太陽存在相對位移，因此我們不能把太陽作為參照物進行測量。

如果在封閉室內空間中，四面全是白牆，你轉上幾圈之後停下來，肯定分不清東西，如果在零重力的封閉空間中，可能連南北都找不到了。

茫茫宇宙各向同性，天體都在自顧自的移動，地球懸浮於其中同樣很難辨別準確的方向，因此我們需要一個參照物來設定初始的方向。

宇宙中並不存在絕對靜止的天體，也很難找到和地球相對靜止的恆星或行星。不過我們可以找一顆足夠遠的恆星，雖然地球相對遠星也在動，但地球自轉一圈之後，原本相對於太陽需要補轉59分的β角度會隨着恆星距離的增大而減小，當對標的恆星距離足夠大，需要補轉的角度α就會小到忽略不計，那麼我們就可以得到地球自轉的真週期。

總結

（1）地球自轉帶來了日夜更替，適中的自轉速度使地球的温差不會出現大幅度的變化，達到誕生生命的條件。

（2）地球公轉，與太陽存在相對的位移，導致地球自轉一圈之後無法達到完整的晝夜交替，需要再補轉59分來彌補相對位移之後出現的角度偏差，因此24小時為地球自轉的角度為360°59′′，接近於361°，這樣的週期稱為太陽日，我們根據不同的時區對地球上不同地方的時間進行劃分。

（3）當我們以足夠遠的恆星為參照物，地球與恆星的相對位移可以忽略不計，如同宇宙中距離遙遠的兩個質點，我們就可以依此測算出地球真正自轉一圈的週期為23小時56分04秒，我們稱地球自轉一圈的週期為恆星日。