Die Sekunde ist die Grundeinheit der Zeitmessung und wurde bis 1967 als der 86.400ste Teil des mittleren Sonnentages definiert (Sonnensekunde, mittlere Zeit).
Weil die Rotation der Erde relativ zur Sonne im Jahresverlauf periodischen Schwankungen unterliegt, war der Bezug auf den mittleren Sonnentag notwendig.
Da die Erde um die Sonne wandert, ist der Sonnentag um rund 1/365stel länger als die wirkliche, auf den als ruhend angenommenen kosmischen Hintergrund bezogene, Erdumdrehungsdauer von 86.164,091 Sekunden (mittlerer Sterntag). Wegen seiner Wanderbewegung, muss sich also unser Planet um ca. 360,986° drehen, damit die Sonne neuerlich im Zenit steht. Die über die komplette Eigendrehung von 360° hinausgehende Weiterdrehung von ungefähr 0,986° entspricht einer mittleren Zeit von etwa 235,909 Sekunden. Der mittlere Sterntag ist somit um 3 Minuten und 55,909 Sekunden mittlerer Zeit kürzer als der Sonnentag. Es entsprechen also 24 h 3 min 57,046 s Sternzeit 24 h mittlerer (Sonnen-)Zeit.
Darstellung des Erdumlaufs
© H. Wagner, Sydow-Wagners Methodischer Schulatlas, Justus Perthes in Gotha
Die von einer Sonnenuhr angezeigte wahre Sonnenzeit weicht von der mittleren Sonnenzeit wegen der unregelmäßigen Erdbewegung (u.a. wegen der elliptischen Erdbahn) in unterschiedlichem Ausmaß ab. Die Abweichung beträgt maximal rund eine Viertelstunde.
Dieser Unterschied wird auch als Zeitgleichung bezeichnet.
Da auch die astronomische Tageslänge Schwankungen unterliegt, nicht zuletzt hervorgerufen durch die Gravitation von Sonne und Mond, welche die Rotationsgeschwindigkeit der Erde stetig, wenn auch nur geringfügig, abbremsen, ist in dieser Hinsicht eine absolut exakte Zeitdefinition nicht möglich. Daher wird heute die Schwingungsdauer einer bestimmten Strahlung des Nuklids Cäsium-133 als Messgröße herangezogen und die Sekunde mit dem 9.192.631.770-fachen dieser Schwingungsdauer definiert.
Siehe auch unter WELTZEIT