O cálculo do meio-dia solar requer apenas três ferramentas simples: um espelho quadrado, um relógio e um instrumento de escrita. Se alguém tiver acesso a uma janela iluminada pelo sol, coloque um espelho para projetar a imagem do Sol em uma parede ou teto. Todos os dias, ao meio-dia local, marque esta imagem com um ponto. Ao longo de um ano, surge um padrão em forma de oito.
Este padrão em oito, chamado analema, é impresso na maioria dos globos no leste do Oceano Pacífico. Um exame mais detalhado dessa figura revela que, na maior parte do ano, a hora do relógio e a hora do sol não são idênticas. Para observadores no hemisfério norte, a hora local ao meio-dia fica atrás do meio-dia solar de meados de abril até o final de junho e de setembro até o solstício de inverno. Por outro lado, a hora local vai antes do meio-dia solar, do final de dezembro a meados de abril e do solstício de junho até agosto.
Os dois tempos coincidem quatro dias a cada ano: os solstícios de verão e inverno, três semanas antes do equinócio de outono e três semanas após o equinócio primaveril. A base dessa discrepância de tempo é dupla. Primeiro, a forma da órbita da Terra em torno do Sol é elíptica, não circular. Em segundo lugar, o eixo de rotação da Terra é inclinado em um ângulo de 23,5 graus em relação ao sol. Se o eixo de rotação da Terra fosse perpendicular à sua órbita, o dia e a noite teriam a mesma duração durante todo o ano e não haveria estações. .
