我们知道，地球沿着椭圆形轨道运动的，太阳位于该椭圆的一个焦点上，因此，在一年中，日地距离不断改变。根据开普勒第二定律，行星在轨道上运动的方式是它和太阳所联结的直线在相同时间内所划过的面积相等，可见，地球在轨道上做的是不等速运动，这样一来，一年之内真太阳日的长度便不断改变，不易选做计时单位，于是引进平太阳的概念。
天文学上假定由一个太阳（平太阳）在天赤道上（而不是在黄赤道上）作等速运行，其速度等于运行在黄赤道上真太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天的时间间隔，叫做一个平太阳日，这也相当于把一年中真太阳日的平均称为平太阳日，并且把1/24平太阳日取为1平太阳时。通常所谓的“日”和“时”，就是平太阳日和平太阳时的简称。
太阳在黄道上运行的速度不均匀，又因黄道和天赤道不在同一平面内，所以一年中真太阳日的长短不一样，用它来计时很不方便。在天文学中为了弥补这一缺陷，假想有一天体在天球赤道上以匀速由西向东运行；此速度等于太阳在黄道上运行的平均速度。这个假想的天体，称为“平太阳”。
平太阳相继两次下中天所经历的时间（即一年内真太阳日的平均值）叫平太阳日。平太阳日比恒星日约长4分钟。一平太阳日分为24平太阳小时，一平太阳小时分为60平太阳分，一平太阳分又分为60平太阳秒。这些就是平常所使用的时间单位。
1960 年以前，CIPM（世界度量衡标准会议）以地球自转为基础，定义以平均太阳日之86400分之一作为秒定义，即 1秒 = 1/86400 平均太阳日。
然而地球自转并不稳定，会因其他星体引力的牵引而改变。1960~1967 年 CIPM 改以地球公转为基础，定义西元1900年为平均太阳年。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之 31556925.9747 分之一。我们在生活中通常使用的是平太阳日，但也有别的太阳日。
真太阳日又叫视太阳日，其长度是由观测得来的，也叫实测太阳日。这种太阳日具有明显的季节性变化，是长短不等的。其原因有：
（1）地球公转速度不等
太阳日所以不同于地球自转周期，是由于它不但同地球自转有关，而且还同地球公转有关，一日之长是地球自转和公转两种运动的复合反映。由于地球公转轨道呈椭圆形，所以日地距离不断变化着。
在近日点，地球公转速度最大，每日达61′，所以冬至前后真太阳日长；在远日点，地球公转速度最小，每日运行57′，所以夏至日前后真太阳日最短，两者长短相差±8秒。