恒星日为23小时56分4秒，是地球相对遥远恒星自转360°的真实周期；太阳日为24小时，因公转需额外转动而略长；地球自转正因潮汐摩擦持续减慢，日长每年增约1.7毫秒。
一、恒星日：以遥远恒星为参考的自转周期
恒星日是地球相对于遥远恒星完成一次完整自转所需的时间，它排除了地球公转带来的视位置偏移，因此更精确地反映地球真实的自转速率。该周期不随地球公转影响而变动，是天文学中测量自转的基本单位。
1、地球绕地轴旋转360°所用时间为23小时56分4秒。
2、换算为小时制即约为23.934小时。
3、此数值可通过射电望远镜长期观测类星体位置变化精确测定。
二、太阳日：以太阳为参考的日常使用周期
太阳日是同一地点连续两次正午（太阳位于正南方最高点）之间的时间间隔，因地球在自转的同时还绕太阳公转，需额外转动约0.986度才能使太阳回到相同方位，故比恒星日略长。
1、标准太阳日被国际约定为24小时整（即86400秒）。
2、其实际平均长度为24小时0分0.002秒（受潮汐摩擦等微小扰动影响）。
3、民用计时、作息安排及绝大多数物理教材中所称“一天”，均指太阳日。
三、地质历史中的自转变化
地球自转并非恒定不变，受月球引力引发的海洋潮汐摩擦作用，角动量持续由地球向月球转移，导致地球自转逐渐减慢，日长缓慢增加。这一过程可在古生物节律化石与叠层石纹层中得到验证。
1、约5亿年前寒武纪时期，地球一日长度约为22小时。
2、距今约5.43亿年时，地球初始自转周期仅为0.37小时（约22分钟）。
3、当前实测日长每年增长约1.7毫秒，主要由潮汐耗散引起。
