ตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ มนุษย์เราใช้ปรากฏการณ์บนท้องฟ้าในการระบุเวลาเพื่อใช้ชีวิตประจำวัน เดิมทีช่วงเวลาหนึ่งวัน (day) จะนับตั้งแต่ขณะที่ดวงอาทิตย์ขึ้นจนกระทั่งดวงอาทิตย์ขึ้นอีกครั้ง ส่วนการระบุเวลาระหว่างวันจะใช้ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า
แต่การสังเกตดวงอาทิตย์ที่ขอบฟ้านั้นเป็นเรื่องยาก ในทางปฏิบัติ หนึ่งวันจะนับตั้งแต่ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดบนท้องฟ้าจนถึงเมื่อดวงอาทิตย์ปรากฏที่สูงสุดบนท้องฟ้าในวันถัดไป เรียกว่า Solar day
อย่างไรก็ตาม มนุษย์เรามีความก้าวหน้ามากพอจะระบุเวลาได้แม่นยำขึ้นเรื่อยๆ จนเราพบว่าช่วงเวลาหนึ่งวันตามนิยามนี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาลซึ่งขึ้นอยู่กับสองปัจจัย
1.โลกเราไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม แต่เป็นวงรีเล็กน้อย
ขณะที่โลกอยู่ในตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด (perihelion) โลกจะโคจรด้วยอัตราเร็วสูง แต่ในขณะที่โลกอยู่ในตำแหน่งห่างดวงอาทิตย์ที่สุด (aphelion) โลกจะโคจรด้วยอัตราเร็วต่ำ ซึ่งส่งผลต่อความยาวของวัน
2.ระนาบการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ เอียงเทียบกับระนาบการหมุนรอบตัวเองของโลกซึ่งคำอธิบายในเรื่องนี้ค่อนข้างซับซ้อน
ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงนิยามค่าเฉลี่ยที่เรียกว่า Mean Solar day ซึ่งมีค่า 24 ชั่วโมงพอดี (ภาพที่ 2)
หลายประเทศมีการแบ่งวันออกเป็นสองช่วงคือ A.M. ย่อมาจาก ante meridian และ P.M. ย่อมาจาก post meridian
เส้นเมอริเดียน (Meridian) คือเส้นที่ลากจากทิศเหนือมายังทิศใต้ผ่านจุดสูงสุดเหนือศีรษะผู้สังเกต (ที่ตำแหน่งใดๆ บนโลก) มันเป็นเส้นที่แบ่งท้องฟ้าเป็นฟากตะวันออกกับฟากตะวันตก
เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่เส้นเมอริเดียนจะเป็นเวลาเที่ยงของแต่ละท้องที่ ซึ่ง A.M. ก็คือก่อนเที่ยงและ P.M. ก็คือหลังเที่ยงนั่นเอง
นอกจากใช้ดวงอาทิตย์ในการระบุวันแล้ว นักดาราศาสตร์ยังนิยามช่วงเวลาหนึ่งวันด้วยดาวฤกษ์ได้ในลักษณะเดียวกับกับการนิยามวันด้วยด้วยดวงอาทิตย์ โดยการนับตั้งแต่ดาวฤกษ์พื้นหลังดวงหนึ่งผ่านเส้นเมอริเดียนแล้วรอจนกระทั่งมันเคลื่อนผ่านเส้นเมอริเดียนอีกครั้ง ก็จะได้ระยะเวลาที่เรียกว่า Sidereal day ซึ่งมีความสม่ำเสมอแม่นยำมาก เพียงแต่ว่า Sidereal day ไม่ใช่ 24 ชั่วโมง แต่เป็น 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.0905 วินาที (ลองนั่งคิดเล่นๆ ดูนะครับว่าทำไม Siderial day จึงน้อยกว่า Solar day)
Sidereal day นั้นมีประโยชน์ต่อนักดาราศาสตร์มาก มิใช่เพียงเพราะมันแม่นยำกว่ากว่า Solar day แต่นักดาราศาสตร์จะเซตนาฬิกา sidereal clock ที่มี 24 sidereal hour ขึ้นมา ความเจ๋งคือ หากทำการสังเกตที่สถานที่เดิมบนโลก ดาวฤกษ์จะขึ้นมาอยู่ที่ตำแหน่งเดิมในที่เวลา sidereal time เดิมเสมอ ในขณะที่ solar day ซึ่งเป็นเวลาแบบปกตินั้น ดาวต่างๆ จะไม่ได้มาอยู่ในตำแหน่งเดิมที่เวลาเดิมเสมอไป
