Úvod
Meranie času je téma, ktorá sa v učive základnej školy vyskytuje, aj keď v najzákladnejšej podobe, už v úvodných ročníkoch. Astronomické poznatky, na ktorých je meranie času založené, sú potom rozdelené podľa rozvoja intelektových možností detí s vekom do učiva v ďalších ročníkoch, prakticky počas celej základnej školy, ale aj následne na ďalších stupňoch vzdelávania.
Pravý slnečný čas a stredný slnečný čas
Astronomické javy umožňujú ľuďom rozčleniť spojité plynutie času na rôzne dlhé, väčšinou však dlhodobejšie časové intervaly. Pre toto rozčlenenie možno využiť najrôznejšie astronomické telesá, najvýraznejšie z pohľadu pozorovateľov je však Slnko a Mesiac. Postupom času boli hľadané súvislosti medzi základnými časovými jednotkami odvodenými z pohybov astronomických telies po oblohe, vznikli prvé kalendáre. Zároveň dochádzalo k vylepšovaniu hodnôt základných časových jednotiek, pri hlbšom pochopení astronomických javov a procesov vznikali ďalšie časové jednotky. Rozvoj priemyslu viedol k vynálezom najrôznejších časomerných zariadení – hodín – a k potrebe zaviesť presnejšie meranie času, najmä v oblasti kratších časových intervalov.
Slnko a meranie času
Ako je uvedené vyššie, najnápadnejším telesom na oblohe je Slnko. Pohyb Slnka po oblohe rozdeľuje časové kontinuum na pravidelné striedanie dní a nocí. Toto rozdelenie kontinua je však hrubé, a tak sa objavila potreba rozčlenenia dňa na kratšie úseky. Jednotlivé úseky môžu byť dané rozdielnou polohou slnečného kotúča na oblohe. Toto monitorovanie časových úsekov však nie je úplne optimálne, pretože závisí od miesta pozorovateľa (napríklad poloha Slnka nad nejakým osamoteným stromom môže pre pozorovateľa v rôznych miestach nastať v rôzny denný čas). Ako vhodnejšie sa ukázalo sledovanie tieňa tyče zapichnutej do zeme. Vznikajú tak prvé jednoduché (z nášho dnešného pohľadu presnejšie gnómonické) slnečné hodiny.
Pravý slnečný čas
Čas, ktorý je meraný slnečnými hodinami, je odvodený z pohybu slnečného kotúča po oblohe (čiže presnejšie rotáciou Zeme okolo osi voči Slnku) a označuje sa ako pravý slnečný čas. Pojem pravé slnko je definovaný ako stred skutočného slnečného disku na oblohe. Pravý slnečný čas je určený hodinovým uhlom Slnka a je rozdelený na slnečné dni a slnečné hodiny. Jeden slnečný deň je čas, ktorý uplynie za dobu jednej rotácie Zeme, je to teda doba medzi dvoma priechodmi Slnka určitým poludníkom. Môže byť tiež definovaný ako čas medzi dvoma po sebe nasledujúcimi kulmináciami pravého slnka. Pretože je pohyb slnka po oblohe nerovnomerný, mení sa počas roka dĺžka pravého slnečného dňa. Pre bežné využitie tak nie je úplne optimálny, a preto namiesto neho v bežnom živote používame čas odvodený od stredného slnečného času, ktorý plynie rovnomerne.
Kým pre ľudstvo nepredstavoval rozdiel desiatok sekúnd v meraní času žiadny význam (a hlavne kým tento rozdiel nebol vtedajšími hodinami zistiteľný), bolo praktické používanie pravého slnečného dňa bezproblémové. To však skončilo v súvislosti s rozvojom presného merania času. Potom vystala potreba použitia rovnomerne plynúceho času, avšak takého, aby sa v zásade ani pri použití tohto rovnomerného času nezmenila dĺžka slnečného dňa. Vznikol tak stredný slnečný čas (spriemerovaný pravý slnečný čas), ktorý za rok obsahuje rovnaký počet sekúnd ako pravý slnečný čas, ale plynie rovnomerne.
Stredný slnečný čas
Úplne presne ho možno definovať tak, že je to hodinový uhol tzv. druhého stredného slnka. Druhé stredné slnko je pomyselný bod na nebeskej sfére, ktorý sa pohybuje po ekliptike rovnomerne a s pravým slnkom sa stretáva v jarnom bode. Okrem neho existuje ešte prvé stredné slnko, ktoré sa tiež po nebeskej sfére pohybuje rovnomerne, ale stretáva sa s pravým slnkom v perihéliu a aféliu. Je zrejmé, že takto definovaný stredný slnečný čas nie je úplne praktický pre určenie z pohybu slnka, pretože druhé stredné slnko je len pomyselný bod. Preto sa v praxi určuje stredný slnečný čas z hviezdneho času, o ktorom sa bude hovoriť neskôr. Ani stredný slnečný čas nie je dokonale konštantný najmä pri dlhodobom meraní času presahujúcom niekoľko storočí (alebo s ohľadom na zmeny vyvolané napríklad zemetraseniami, dopadmi meteoritov na zemský povrch, či ďalšími podobnými javmi). Pretože vieme čas v súčasnej dobe zmerať s nebývalou presnosťou, sme schopní určiť aj tak drobné odchýlky. V priemere je v súčasnej dobe stredný slnečný deň asi 86 400,002 sekúnd definovaných v sústave SI.
(Zdroj: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Equation_of_time.svg)
Časová rovnica
Medzi pravým a stredným slnečným časom dochádza v priebehu roka k pravidelným zmenám, ktoré opisuje fyzikálna veličina nazvaná časová rovnica. Tá sa rovná rozdielu oboch časov: 
, kde 
je pravý slnečný čas a 
je stredný slnečný čas. Závislosť časovej rovnice od dňa v roku znázorňuje pripojený graf. Pretože rozdiely pravých a stredných slnečných dní sa postupne kumulujú, najväčšia hodnota časovej rovnice sa rovná 16,4 minúty (pravý slnečný čas je o 16,4 minúty oneskorený za stredným slnečným časom), a to 3. novembra. Minimálne hodnoty –14,4 minúty (pravý slnečný čas sa o 14,4 minúty predbieha pred stredným slnečným časom) dosahuje časová rovnica 12. februára.
Obrázok 9: pravý slnečný čas, stredný slnečný čas
(Zdroj: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Zeitgleichung.png)
Ak budeme počas roka zaznamenávať polohu Slnka na oblohe pravidelne v určitý čas, napríklad na poludnie, nebude sa vplyvom rozdielu medzi stredným slnečným časom a pravým slnečným časom pohybovať po úsečke, ale bude opisovať oveľa zložitejšiu krivku v tvare osmičky, ktorej hovoríme analema (pozri obr.). Na rozdiele medzi pravým a stredným slnečným časom je založená aj pranostika „Lucia noci upíja, ale dňa nepridá“, ktorá na prvý pohľad vyzerá nezmyselne. Jej vysvetlenie súvisí s tým, že na sviatok Lucie (13. 12.) Slnko zapadá najskôr v celom roku (tesne pred 16. hodinou), teda „po Lucii“ sa západy už posúvajú späť za 16. hodinu, ale pretože najneskorší východ slnka nastáva až začiatkom januára (v decembri sa znateľne v rádoch minút posúvajú okamihy pravého poludnia), nie je „na Luciu“ najkratší biely deň, ale skracuje sa až do okamihu zimného slnovratu, teda na 20. či 21. 12.
Obrázok 10: Analema
(Zdroj: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Analemma_Earth.png)
Ani stredný slnečný čas však neplynie presne rovnomerne. Hlavnou príčinou je nerovnomernosť rotácie Zeme spôsobená jednak krátkodobými mimoriadnymi procesmi na Zemi, ako je zemetrasenie, dopady kozmických telies a pod., jednak systematické spomaľovanie rotácie Zeme o 0,017 s za storočie vplyvom prílivového pôsobenia Mesiaca, ktoré spomaľuje rotáciu Zeme a súčasne zmenšuje jej sploštenie. Ide však o veľmi malé vplyvy, a tak ich potrebujeme zohľadniť až pri potrebe väčšej presnosti časových údajov alebo v prípade dlhodobých časových intervalov.