Небольшой астрономический ликбез
За какое время Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси? Большинство людей ответит, что за 24 часа, но это неправильный ответ. 24 часа - это длина земных суток, а сутки не равны периоду вращения Земли.
Чтобы понять, откуда берётся равенство, рассмотрим упрощённую модель, в которой ось планеты не имеет наклона и экваториальная плоскость совпадает с плоскостью эклиптики. Выберем какой-то момент и отметим точку на экваторе, через которую в этот момент проходит линия, соединяющая центры звезды и планеты. С точки зрения наблюдателя, находящегося в этом месте, в этот момент звезда находится в зените.
Сутки - это период, по прошествии которого звезда в этой точке снова окажется в зените. А период обращения - это когда линия, соединяющая центр планеты с отмеченной точкой, снова будет смотреть в ту же сторону. И это не одно и то же. Разницу иллюстрирует анимация ниже. На ней синим цветом показана отмеченная нами точка, а красным - точка, над которой в данный момент времени звезда находится в зените. Когда планета совершает один полный оборот, анимация делает паузу, и очень хорошо видно, что в отмеченной точке звезда ещё не дошла до зенита, планете надо ещё немного прокрутиться, чтобы это случилось.
В нашем случае получается, что сутки больше, чем период вращения планеты. Это происходит потому, что вращение планеты вокруг своей оси и вокруг звезды происходит в одну сторону. Если бы эти вращения были в противоположных направлениях, сутки были бы короче, чем период вращения. Но противоположные направления вращения - редкий случай,
Попытаемся прикинуть, насколько земные сутки отличаются от периода вращения. В полном круге 360 градусов, в году 365 с копейками суток. Можно приближённо считать, что за одни сутки Земля поворачивается на один градус. Из анимации видно, что когда планета делает один оборот, ей до суток не хватает того угла, который она за это время прошла по орбите. Это означает, что разница между сутками и периодом вращения Земли равна тому времени, которое потребуется Земле, чтобы повернуться на один градус. Это довольно маленькая поправка, поэтому в качестве первого приближения можем считать, что один оборот делается за 24 часа. Другими словами, это 360 градусов за 1440 минут, а значит, на один градус Земля повернётся за 4 минуты. Другими словами, период вращения Земли равен 23 часа 56 минут.
Теперь заглянем в справочник и сравним нашу оценку с известным значением. Согласно справочнику Земля делает полный оборот за 23 часа 56 минут и 4 с небольшим секунды. Наши грубые оценочные расчёты оказались достаточно точны.