Les fuseaux horaires expliquent pourquoi vous n'observez pas exactement le midi solaire à midi, mais pas pourquoi l'heure de l'horloge murale du midi solaire varie avec les saisons. En fait, même si vous restez sur place et n'observez pas l'heure d'été, l'heure de la journée où le soleil est le plus élevé variera tout au long de l'année.
Les étoiles fixes tournent autour du pôle céleste avec un très vitesse constante (avec des variations extrêmement petites et pas complètement prévisibles, moins de millisecondes par jour), donc si vous choisissez une étoile fixe et attendez de elle est la plus haute dans le ciel jusqu'à ce qu'elle soit à nouveau la plus haute dans le ciel , cela prendra 23 heures, 56 minutes, 4,1 secondes, à chaque fois .
Le Soleil se déplace dans le ciel plus ou moins avec le étoiles. Il se déplace lentement parmi les étoiles fixes, à une vitesse d’environ un degré d’arc par jour, de sorte qu’après un an, il a tracé tout un grand cercle sur la sphère céleste. Cela signifie que le temps entre deux vrais midi (les temps sur deux jours consécutifs où le Soleil est le plus haut du ciel) est en moyenne d'environ 4 minutes de plus que le temps entre les culminations successives d'une étoile fixe.
Cependant, comme l'orbite de la Terre autour du Soleil est légèrement excentrique, la vitesse du Soleil par rapport aux étoiles fixes n'est pas constante sur l'année . Il se déplace le plus rapidement au début de janvier et le plus lentement au début de juillet.
De plus, le Soleil ne se déplace pas le long de l'équateur céleste - il suit l ' écliptique qui est inclinée de 23 degrés , donc à certains moments de l'année, il "gaspillera" différentes portions de son mouvement quotidien parmi les étoiles fixes sur un mouvement nord-sud qui ne contribue pas à l'allongement de quatre minutes de l'intervalle vrai-midi. D'un autre côté, près des solstices, le Soleil est plus proche des pôles, et il faut moins d'un degré de mouvement est-ouest le long de l'écliptique pour allonger la journée de 1/360 de 24 heures.
La combinaison de ces deux effets signifie que le jour solaire apparent (l'intervalle de temps entre deux vrais midi) varie au cours de l'année entre 23 heures 59 minutes 40 secondes et 24 heures 0 minutes 30 secondes. L'effet cumulatif de ceci est connu sous le nom d ' équation du temps et peut atteindre environ une demi-heure, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre un vrai midi début novembre et un vrai midi. début février sera environ une demi-heure de plus que un multiple de 24 heures.
Le fuseau horaire que nous utilisons pour le chronométrage ordinaire est ajusté de telle sorte que La différence moyenne sur l'année entre le midi vrai à Greenwich et 12h00 UTC est de zéro [*]. La seconde , qui est l'unité scientifique de base de temps, était à l'origine définie comme $ \ frac1 {24 \ fois 60 \ fois 60} $ de la longueur d'un jour solaire moyen, mais a depuis été redéfinie en utilisant des horloges atomiques. Une fois tous les plusieurs années, une seconde intercalaire est insérée dans UTC pour empêcher 12:00 UTC de s'éloigner de l'heure de midi réelle moyenne à Greenwich.
[*] En fait, un peu plus un processus complexe que la simple moyenne est utilisé, ce qui rend le résultat plus précisément lié aux observables astronomiques.