Le jour solaire, durée qui sépare deux passages successifs du Soleil au méridien d'un même lieu, a une durée moyenne de 24 heures. En effet, le mouvement diurne apparent du Soleil résulte de la composition des deux mouvements de la Terre, à savoir sa rotation propre et sa révolution autour du Soleil (Figure ci-contre). La Terre ayant effectué un tour sur elle-même en 23 h 56 min, un point du globe se retrouve au bout de cette durée en face d'une même étoile : il s'est alors écoulé un jour stellaire, égal à 23 h 56 min. Mais pendant ce temps la Terre s'est déplacée autour du Soleil au rythme d'un tour de 360° en 365 jours, elle a décrit à peu près 1° (exactement 0,986°), et il lui faut donc tourner encore de ce degré, dans son mouvement de rotation propre, pour que le Soleil se retrouve en face du lieu considéré. Au rythme de 360° en 24 heures, il lui faut 24/360 heure ou 24x60/360 = 4 minutes. Le jour solaire est donc égal à 23 h 56 min + 4 min = 24 heures.

         La durée du jour solaire est donc liée non seulement au mouvement de rotation propre de la Terre, mais aussi à son mouvement annuel ; le jour solaire n'est pas constant au cours de l'année, essentiellement à cause des irrégularités qu'introduit le mouvement apparent annuel du Soleil. Ces irrégularités ont deux causes principales :

          Les deux effets se combinent pour provoquer une variation de la durée du jour solaire qui est comprise entre 23h 59min 39s et 24h 00min 30s (de temps solaire moyen).

          On définit donc un jour solaire moyen, dont la durée est égale à la valeur moyenne du jour solaire, et qui sépare deux passages successifs au méridien d'un lieu d'un mobile fictif qu'on appelle "Soleil moyen". Ce Soleil moyen est animé d'un mouvement annuel qui s'effectue avec la même période que celle du Soleil et d'un mouvement uniforme en projection sur le plan équatorial. La différence de durée entre le jour solaire vrai et le jour solaire moyen est tantôt positive et tantôt négative. Les effets positifs ou négatifs s'accumulent de jour en jour.

          On peut dire aussi que le jour solaire moyen représente la valeur moyenne (sur une année) de la durée du jour solaire vrai. La durée du jour solaire vrai peut être obtenue en utilisant un cadran solaire.

          Le temps solaire vrai local est la mesure en heures de l'angle horaire H du Soleil en ce lieu. On appelle jour solaire vrai (jsv) l'intervalle de temps ou durée qui s'écoule entre deux passages consécutifs du Soleil au méridien d'un même lieu, c'est-à-dire deux annulations successives de l'angle horaire du Soleil. Cette différence entre solaire vrai et solaire moyen peut-être représentée graphiquement pour chaque jour de l'année. Cette courbe s'appelle "équation du temps" (Figure ci-dessous).

          Du fait des irrégularités du temps solaire vrai, les astronomes définissent et calculent un temps solaire moyen local Hm en ajoutant à H un terme correctif E appelé équation du temps : Hm = H + E ; les valeurs de E en fonction de la date sont données par les Éphémérides du Bureau des Longitudes.

         Exemple : Comparons l'heure donnée par la montre à celle du cadran solaire. Plaçons-nous le 2 septembre. Lorsque le Soleil est au méridien du lieu nous réglons notre montre sur midi. Lorsque le 1er novembre le Soleil passe à nouveau au méridien, notre montre marque 11h 44 le Soleil vrai précède de 16 minutes le Soleil moyen ; par contre Si nous faisions la même expérience au mois de février, nous aurions un résultat opposé : le Soleil moyen viendrait avant le Soleil vrai.

          Les dates approximatives pour lesquelles le Soleil moyen coïncide avec le Soleil vrai sont : 15 avril, 15 juin, 31 août et 25 décembre.         

          L’équation du temps n'est pas rigoureusement la même, d'une année sur l'autre, parce qu'il n'y a pas un nombre exact de jours par an : 1 an = 365 jours, mais pour faire une révolution complète autour du Soleil, il faut un peu plus de 365,25 jours. D'une année sur l'autre, à la même date, la Terre ne sera pas au même point de son orbite. D'une année sur l'autre il y a un décalage de 6 heures, en deux ans 12 heures, en trois ans 18 heures et en quatre an 1 jour entier. C'est ce qui a donné naissance aux années bissextiles