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Se provassimo ad osservare la posizione del Sole in cielo lungo il corso di
alcuni mesi e sempre esattamente alla stessa ora del nostro orologio, ci
accorgeremmo di 2 variazioni:
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la prima è verticale; il Sole si troverà ad un'altezza sull'orizzonte sempre
diversa, minima il 22/12 e massima il 21/6. Le altezze minima e massima del
Sole sull'orizzonte di un luogo si ricavano sottraendo e aggiungendo alla
latitudine 23° + 26'. Ciò è dovuto
all'inclinazione dell'asse di rotazione terrestre rispetto alla perpendicolare
al piano dell'orbita (appunto 23° e 26') e alle diverse posizioni reciproche
che assumono i due corpi durante l'anno. In un luogo posto a 42° Nord di
latitudine il Sole al solstizio invernale avrà un'altezza di circa 19°, mentre
al solstizio estivo di 65°. L'ampiezza verticale di un analemma al mezzogiorno
locale sarà quindi di 47°.
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la seconda è orizzontale (o di Azimut). Il Sole sembrerà accelerare o ritardare, a seconda della
stagione, il suo moto diurno apparente rispetto all'osservazione precedente,
con la conseguenza che sarà talvolta in anticipo, talvolta in ritardo rispetto
al nostro orologio. Questo accade a causa dell'eccentricità dell'orbita
terrestre e delle relative diverse velocità di rivoluzione della Terra intorno
al Sole nei vari periodi dell'anno. Il periodo di tempo che intercorre fra due
successivi passaggi del Sole al meridiano Sud prende il nome di Giorno
Solare Vero e varia
nelle diverse stagioni. L'uomo, per comodità, ha invece adottato un Giorno Solare Medio, composto di 24 ore esatte. Lo
scostamento fra questi due prende il nome di "equazione del tempo" e fa sì che rispetto ai tempi indicati
dai nostri orologi il Sole Vero ritardi o anticipi anche oltre un quarto d'ora.
Solo quattro volte l'anno lo scostamento è nullo: il 15 aprile, il 13 giugno,
il 1 settembre e il 25 dicembre. In questi giorni l'equazione del tempo ha
valore zero.