El tiempo sidéreo se refiere a la duración de los días y otras medidas de tiempo con respecto a estrellas distintas de nuestro sol. Mientras que un día solar dura 24 horas, un día sidéreo es aproximadamente cuatro minutos más corto. En la vida cotidiana, siempre se usa el tiempo solar, pero los astrónomos a menudo encuentran útil usar el tiempo sidéreo al expresar el movimiento aparente de las estrellas en el cielo, como se observa desde la Tierra. La palabra «sideral» proviene del latín sider, que significa «estrella».
Debido a que la tierra orbita alrededor del sol mientras gira, la tierra debe girar un poco más de una rotación completa sobre su eje para completar un día solar. En un día, la tierra se mueve a través de una pequeña porción de su órbita alrededor del sol, cambiando ligeramente el ángulo aparente en el que el sol mira hacia la tierra. Esta pequeña adición de aproximadamente un grado al ángulo del sol significa que la tierra debe girar durante cuatro minutos adicionales para «alcanzar» el lugar donde el sol brillaba precisamente hace una rotación.
Sin embargo, debido a que las estrellas distintas de nuestro sol son en su mayoría muy distantes, solo se necesita una rotación completa de 360 grados hasta que una estrella distante regrese a su punto de partida sobre la tierra. Esta rotación de 360 grados se llama día sidéreo y dura 23 horas, 56 minutos y cuatro segundos. En un día solar, la tierra gira unos 361 grados sobre su eje, lo que tarda 24 horas completas.
Los astrónomos a menudo usan el tiempo sidéreo porque están preocupados por el tiempo que tarda la tierra en girar, con respecto a las estrellas distantes, en lugar del sol. El tiempo sidéreo nos da una forma de medir el tiempo que no depende del sol. Esto elimina una ligera complicación matemática y se centra exclusivamente en el tiempo que tarda la Tierra en girar 360 grados con respecto a las estrellas.
Para un astrónomo, el cielo es como un mapa, dividido en 24 horas. El tiempo sidéreo ayuda a estos científicos a determinar dónde está una determinada estrella o un conjunto de estrellas, en un momento dado. La diferencia entre el tiempo solar y el sidéreo no es mucho más de una hora o un día, pero se suma a una diferencia muy grande durante un período de meses y años. Esto se puede observar incluso sin un telescopio. Si una persona mirara o fotografiara el cielo nocturno a la misma hora todas las noches, notaría que las estrellas en su conjunto se desplazan hacia el oeste con el tiempo.