Le calcul du midi solaire ne nécessite que trois outils simples : un miroir carré, une montre et un instrument d'écriture. Si l'on a accès à une fenêtre ensoleillée, placez un miroir pour projeter l'image du soleil sur un mur ou un plafond. À midi local chaque jour, marquez cette image avec un point. Au cours d'une année, un schéma en huit apparaît.
Ce motif en huit, appelé analemme, est imprimé sur la plupart des globes au-dessus de l'océan Pacifique oriental. Un examen plus approfondi de cette figure révèle que, pendant la majeure partie de l'année, l'heure de l'horloge et l'heure du soleil ne sont pas identiques. Pour les observateurs de l'hémisphère nord, l'heure locale à midi est en retard sur le midi solaire de la mi-avril à la fin juin et de septembre au solstice d'hiver. Inversement, l'heure locale est en avance sur le midi solaire, de fin décembre à mi-avril et du solstice de juin à août.
Les deux temps coïncident quatre jours par an : les solstices d'été et d'hiver, trois semaines avant l'équinoxe d'automne et trois semaines après l'équinoxe de printemps. La base de cet écart de temps est double. Premièrement, la forme de l'orbite de la Terre autour du soleil est elliptique et non circulaire. Deuxièmement, l'axe de rotation de la Terre est incliné à un angle de 23,5 degrés par rapport au soleil. Si l'axe de rotation de la Terre était perpendiculaire à son orbite, le jour et la nuit seraient de durée égale toute l'année et il n'y aurait pas de saisons. .
