De sterrendag is de tijd die de aarde nodig heeft om één rotatie om haar as te voltooien ten opzichte van de ‘vaste’ sterren. Met vast bedoelen we dat we de sterren behandelen alsof ze vastzitten aan een denkbeeldige hemelbol op zeer grote afstand van de aarde.
Een siderische dag wordt gemeten door het tijdstip te noteren waarop een bepaalde ster de hemelmeridiaan passeert (d.w.z. recht boven je hoofd) in twee opeenvolgende nachten. Op aarde duurt een sterrendag 23 uur 56 minuten 4,091 seconden, wat iets korter is dan de zonnedag gemeten van middag tot middag.
Onze gebruikelijke definitie van een aardse dag is 24 uur, dus de sterrendag is 4 minuten sneller. Dit betekent dat een bepaalde ster elke nacht 4 minuten eerder opkomt, en is de reden waarom verschillende sterrenbeelden alleen op bepaalde tijden van het jaar te zien zijn.