شبانه روز كه اين همه از آن سخن مي‌رود، مدت يك دوران كامل كره‌ي زمين به دور خود است و براي مقاصد علمي به طريق زير اندازه‌گيري مي‌شود: يك شبانه روز برابر فاصله‌ي زماني بين دو عبور پي در پي خورشيد (يا دقيقتر : مركز قرص خورشيد) از يك خط فرضي در آسمان است. اين مدت متغير است و خورشيد از اين خط گاهي كمي زودتر و گاهي اندكي ديرتر مي‌گذرد. تنظيم ساعت با اين «ظهر حقيقي» ممكن نيست. حتي ماهرترين استادان ساعت‌ساز هم نمي‌توانند ساعتي بسازند كه همزمان با خورشيد باشد. زيرا اين زمان بسيار غيردقيق است. ساعت‌سازان پاريس در قرن گذشته ضرب المثلي داشتند و مي‌گفتند : «خورشيد وقت را نادرست نشان مي‌دهد.»
ساعت‌هاي ما از روي خورشيد حقيقي تنظيم نشده‌اند، بلكه آنها را با خورشيدي فرضي تطبيق داده‌اند كه نه مي‌درخشد و نه گرما مي‌دهد و تنها براي ارزيابي صحيح وقت و زمان ابداع شده است. يك جسم آسماني را تصور كنيد كه حركتش در طول سال ثابت است و عيناً در همان مدت زماني به دور زمين مي گردد كه بر حسب ظاهر، خورشيد واقعي مي‌گردد. در ستاره‌شناسي اين جسم فرضي را «خورشيد معدل» مي‌خوانند. لحظه‌ي گذشتن آن را از خط فرضي در آسمان به نام «ظهر معدل» مي‌گيرند. فاصله‌ي بين دو ظهر معدل را «شبانه روز معدل خورشيدي» و زماني را كه بدين‌سان اندازه مي‌گيرند «زمان معدل خورشيدي» مي‌نامند. ساعت‌هاي ما بر حسب اين زمان معدل خورشيدي تنظيم شده‌اند. اما اين ساعت آفتابي است كه زمان حقيقي خورشيدي را در هر جا از روي سايه‌ي خورشيد نشان مي‌دهد.
از آن چه گذشت ممكن است فكر كنيد كه كره‌ي زمين به دور محور خود حركت يكنواختي ندارد و همين امر علت تغيير طول شبانه روز حقيقي خورشيدي است. اما اين تصور نادرست است، زيرا اين تغييرات به سبب ناموزون بودن حركت ديگر زمين، يعني حركت آن به دور خورشيد است.
اين مطلب چه معني دارد؟ معني آن اين است كه فاصله‌ي بين دو ظهر حقيقيِ خورشيدي طولاني‌تر از مدتي است كه زمين براي انجام يك گردش وضعي كامل به دور خود لازم دارد. اگر زمين به طور يكنواخت و در طول مدار دايره‌اي به گرد خورشيد مي‌گشت، به طوري كه خورشيد در مركز آن بود، تفاوت بين مدت واقعي دوران وضعي زمين و مدتي كه ما آن را نسبت به خورشيد مدت دوران فرض مي‌كنيم در روز مقدار ثابتي بود. بنابراين مدت واقعي يك دوران وضعي عبارت خواهد بود از : 23 ساعت و 56 دقيقه و 4 ثانيه.
ضمناً مي‌توانيم بگوييم كه طول مدت «واقعي» يك شبانه روز عبارت از مدت دوران وضعي زمين نسبت به يك نقطه‌ي ثابت يا هر يك از ستارگان است و اصطلاح «شبانه روز نجومي» از اينجا ناشي مي‌گردد.
زمين در هر 23 ساعت و 56 دقيقه و 1/4 ثانيه يك بار بدور محورش مي‌چرخد، يعني اگر در جاي خاصي بايستيد و ستاره مشخصي را در نظر گرفته و آن را مثلاً بالاي دودكش خانه‌اي ببينيد، دوباره بعد از 23 ساعت و 56 دقيقه آن را در همان جاي سابق خواهيد ديد. يعني اگر امشب ساعت ده و هشت دقيقه چنين مسئله‌اي اتفاق افتاد، فردا شب ساعت ده و چهاردقيقه اين اتفاق خواهد افتاد و فرداي آن شب هم چهار دقيقه زودتر (ساعت ده) و…. اين عدد 23 ساعت و 56 دقيقه (از ثانيه‌هايش صرفنظر مي‌كنيم) را اصطلاحاً روز نجومي گويند.
اما اگر چنين كاري درمورد خورشيد صورت گيرد اين مدت، 24 ساعت طول خواهد كشيد. (از ثانيه‌ها صرف نظر مي‌كنيم). بنابراين منجمين 24 ساعت يا يك شبانه‌روز را روز خورشيدي و به اصطلاح دقيقتر روز خورشيدي متوسط مي گويند.
از اين قرار يك شبانه روز نجومي به طور متوسط 3 دقيقه و 56 ثانيه يا تقريباً 4 دقيقه كوتاهتر از شبانه روز خورشيدي است. اين تفاوت يكنواخت نيست. نخست براي اينكه مدار زمين به گرد خورشيد دايره نيست، بلكه بيضي است. به طوري كه به تناسب نزديكي و دوري زمين به خورشيد سرعت حركت انتقالي آن تندتر يا كندتر مي‌شود (قانون كپلر) . دوم براي اينكه محور حركت وضعي زمين نسبت به مدار بيضوي آن مايل است. به اين علل در روزهاي مختلف، زمان حقيقي و زمان معدل خورشيدي در حدود چند دقيقه با هم تفاوت دارند، و اين اختلاف بعضي روزها به 16 دقيقه مي‌رسد. اين دو زمان فقط چهار بار در سال يعني 26 فروردين، 24 خرداد، دهم شهريور، سوم دي با هم برابري مي‌كنند و دو بار در سال در 22 بهمن و 11 آبان بيشترين تفاوت را كه حدود يك ربع ساعت است با هم دارند.
پيش از اين مردم شهرهاي گوناگون جهان ساعت‌هاي خود را بر حسب زمان محليِ خورشيدي تنظيم مي‌كردند. در هر يك از نصف النهارها «ظهر معدل» در وقت‌هاي مختلف فرا مي‌رسد (ظهر محلي). در نتيجه هر شهري داراي وقت محلي خاص خود بود. تنها برنامه‌ي حركت قطارها و وسايل نقليه‌ي عمومي بر پايه‌ي پايتخت‌ها تنظيم مي‌شد و در سراسر كشور يكسان بود. از اين قرار اهالي دو نوع وقت «محلي» و «راه آهني» تشخيص مي‌دادند كه اولي وقت متوسط محلي خورشيدي بود كه ساعت‌هاي شهر آن را نشان مي‌دادند، و ديگري وقت متوسط خورشيدي پايتخت بود كه ساعت‌هاي ايستگاه راه آهن را با آن تنظيم مي‌كردند.
سپس تعيين وقت نه بر پايه‌ي وقت محلي بلكه بر پايه‌ي وقت منطقه‌اي استوار گرديد: نصف النهارها كره‌ي زمين را به 24 «منطقه» مساوي تقسيم مي‌كنند، به طوري كه همه‌ي محل‌هاي داخل يك منطقه داراي وقت يكساني هستند. از اين قرار اكنون كره‌ي زمين در آن واحد، به جاي تعداد بيشماري زمان‌هاي محلي كه پيش از رواج زمان‌هاي منطقه‌اي وجود داشت، فقط 24 وقت مختلف دارد.
علاوه بر اين سه راه بر آورد زمان يعني : 1ـ وقت حقيقيِ خورشيدي 2ـ وقت متوسط محلي خورشيدي 3ـ وقت منطقه‌اي، بايد راه چهارمي را نيز كه ستاره‌شناسان به كار مي‌برند، شناخت. اين وقت را وقت «نجومي» مي‌نامند. اين وقت بر اساس روز نجومي كه در بالا بدان اشاره شد احتساب مي‌شود، و چنان كه مي‌دانيم تقريباً چهار دقيقه كوتاهتر از روز متوسط خورشيدي است. در 31 شهريور وقت خورشيدي و وقت نجومي با هم تطبيق مي‌كنند، از آن پس وقت نجومي هر روز چهار دقيقه به جلو مي‌جهد.
سرانجام راه پنجمي هم براي محاسبه‌ي زمان وجود دارد كه آن را وقت تابستاني مي‌نامند. وقت تابستاني درست يك ساعت جلوتر از وقت منطقه‌اي است. اين كار را از آن جهت مي‌كنند كه با زودتر شروع كردن و تمام كردن كار روزانه در روشن‌ترين روزهاي سال يعني بهار و پاييز سوختي را كه بايد به مصرف روشنايي برسد، صرفه‌جويي كنند. زيرا اگر قرار باشد كار ديرتر تمام شود پايان آن به تاريكي مي‌رسد. اين كار را بدين ترتيب انجام مي‌دهند كه رسماً عقربه‌ي ساعت را يك ساعت جلو مي‌برند. در كشورهاي اروپاي باختري اين كار را در بهار انجام مي‌دهند. به اين ترتيب كه ساعت 1 بعدازظهر عقربه‌ي ساعت را به دو منتقل مي‌كنند و در پاييز عكس اين عمل را انجام مي‌دهند.
در روسيه ساعت‌ها را در تمام طول سال يك ساعت نسبت به وقت منطقه‌اي به جلو مي‌برند. اگر چه اين عمل باعث صرفه‌جويي در سوخت نمي‌شود ولي موجب مي‌شود كه كارخانه‌هاي تامين برق براي طول سال كار يكنواخت‌تري انجام دهند.
حالا اين كه مي‌گويند ساعت 7 بعدازظهر است، يعني چه؟
