Un cadran solaire fonctionne à l'aide d'une pièce de métal surélevée, appelée gnomon, qui se trouve au milieu d'un cadran marqué. Le gnomon projette des ombres lorsqu'il est éclairé par le soleil, et l'heure de la journée est déterminée par l'endroit où l'ombre se pose sur le cadran.
Pour qu'un cadran solaire fonctionne correctement, le gnomon doit être aligné avec le pôle Nord. Une façon d'y parvenir est d'utiliser l'étoile polaire comme guide. Un cadran solaire peut également avoir besoin d'être aligné différemment selon la latitude pour tenir compte des différents angles du soleil dans le ciel.
Les cadrans solaires étaient souvent utilisés même après l'invention de l'horloge mécanique. Les premières montres mécaniques devaient être réinitialisées et des cadrans solaires étaient utilisés pour régler les montres à l'heure exacte. Les premiers cadrans solaires à utiliser des heures de longueur égale ont été inventés par les musulmans au Moyen Âge, et ils ont été utilisés pour marquer des heures de prière spécifiques. Avant cela, les cadrans solaires affichaient les heures saisonnières, qui ont une durée variable selon la période de l'année.
Les cadrans solaires étaient également utilisés pour suivre les saisons. Les anciens Grecs utilisaient un cadran solaire connu sous le nom d'hémisphère qui avait un gnomon à l'intérieur d'un arc évidé. La taille de l'ombre à l'intérieur d'un hémisphère a aidé les chronométreurs à déterminer la période exacte de l'année.
