A Föld felszínéről nézve a Nap a keleti horizonton kel fel, és a nyugati horizont süllyed alá. Ez természetesen amiatt van, mert Föld a tengelye körül északról tekintve nyugat-kelet irányban forog, így a Nap a Föld mindig más részét világítja meg. Az ehhez szükséges idő, azaz a nappal hossza attól függ, hogy milyen referenciapontot használunk egy-egy forgás mérésére.
A nap hossza a Nap járása szerint
A Föld felszínén álló megfigyelő szemszögéből nézve az égbolt félgömbnek tűnik, amelyen az összes égitest (Nap, Hold, bolygók és csillagok) áthalad. A nap folyamán a megfigyelő a Napot a délelőtt folyamán felemelkedni látja az égen, a délután folyamán pedig lesüllyedni. A Nap delelésekor van a legmagasabban az égen. Az északi féltekén tartózkodó megfigyelő számára deleléskor a Nap által vetett árnyékok a legrövidebbek, és pontosan a földrajzi észak felé mutatnak. A nap hosszának a Nap mozgása alapján történő mérését látszólagos napos napnak nevezzük. Ha pontosan megmérjük, hogy mennyi időbe telik, amíg a Nap által vetett árnyékok két egymást követő alkalommal a legrövidebbek, akkor ez szinte soha nem lesz pontosan 24 óra. A legrövidebb és a leghosszabb látszólagos napszak hossza közötti különbség akár 16 perc is lehet. A látszólagos napos nap a Föld Naphoz viszonyított forgását rögzíti. A modern világban azonban nehéz lenne egy állandóan változó naphossz alapján szervezni az életünket, ezért óráink átlagos idő alapján járnak, amely az egész évre átlagolt látszólagos naphosszúságon alapul. Ezt nevezzük átlagos napos napnak (azaz naptári napnak), amely 24 óra hosszú.
Miért változik a látszólagos napos nap hossza napról napra?
Ennek egyik oka az, hogy a Föld Nap körüli pályája ellipszis, nem pedig tökéletes kör. Ezért a Földnek a Naptól való távolsága az év során nap mint nap változik. (Januárban van a Föld a legközelebb a Naphoz, ezt hívják perihéliumnak, júliusban pedig a legtávolabb, ez az aphélium) A másik ok az, hogy a Föld tengelye ferde, így a Nap magassága az égen deleléskor év közben változik – nyáron magasan, télen alacsonyan van. Ez a két tényező együttesen változtatja meg a Nap látszólagos sebességét, amellyel az év különböző időszakaiban az égbolton mozog és így a nap hossza is változik.
A nap hossza a csillagok járása szerint
Egy felhőtlen éjszakán láthatjuk, hogy a csillagok ugyanúgy viselkednek, mint a Nap. A keleti horizonton emelkednek fel, majd végigvonulnak az égen, és a nyugati horizonton nyugszanak. Minden csillag egy bizonyos idő után eléri a legmagasabb pontját az égen, amikor átlépi a helyi meridiánt (délkört). A csillagászok pontosan fel tudják jegyezni azt a pillanatot, amikor egy csillag áthalad a helyi meridiánon. Ezt egy olyan távcsővel teszik (meridián- vagy tranzittávcső), amely fixen van rögzítve, így csak egy keskeny égbolt-sávot mutat, amely egybeesik a helyi meridiánnal. A távcső képes fel és lefelé mozogni és bármely csillagra rámutatni, amely rövid időre láthatóvá válik a keskeny látómezőben. A megfigyelt csillag két egymást követő átvonulása közötti időköz a csillagok által mért nap hossza. Ez az idő az az idő, amely alatt a Föld forgása során a csillag visszatér ugyanarra a pozícióra az égen, ahol az előző éjszaka volt. Ezt nevezik sziderikus napnak. A sziderikus nap valamivel több mint 23 óra 56 percig tart. Mivel a sziderikus nap rövidebb, mint 24 óra, a csillagok minden éjjel négy perccel korábban kelnek fel az óráink szerint. Ezért láthatunk az év különböző időszakaiban különböző csillagképeket az éjszakai égbolton.
