L'analemma è un diagramma grazie al quale è possibile conoscere la differenza tra il mezzogiorno reale e il mezzogiorno medio nelle diverse parti del mondo e in qualsiasi giorno dell'anno. Esso è costituito da una curva chiusa che attraversa i quattro quadranti delimitati rispettivamente dalla declinazione solare 0° per quanto riguarda le ordinate, e l'asse verticale 0, che rappresenta il mezzogiorno medio, per quanto concerne le ascisse. La curva interseca l'asse verticale 0 solamente in quattro punti, che rappresentano i quattro giorni in cui il mezzogiorno reale corrisponde al mezzogiorno medio: il 15 aprile, il 14 giugno, il 31 agosto e il 24 dicembre.

La differenza massima tra il mezzogiorno reale e quello medio si verifica il 4 di novembre, giorno in cui il mezzogiorno reale è in anticipo di oltre 16 minuti sul mezzogiorno medio. Più la curva si allontana dall'asse 0, più è alta la differenza tra i due diversi mezzogiorni. Ciò è dovuto al moto di rivoluzione terrestre; quando la Terra si trova in afelio, la sua velocità è minima, mentre in perielio è massima. Questo spiega perché nel grafico il raggio di curvatura dei mesi invernali è ben più grande che nei mesi estivi: nei mesi tra novembre e febbraio, infatti, la Terra attraversa il perielio, per cui la durata del giorno vero è particolarmente lunga, rispetto a quella del giorno medio, visto che, non solo la sua velocità è maggiore, ma anche perché si trova in corrispondenza di uno dei punti di massima curvatura. Nella parte sinistra del diagramma, il forte anticipo sommato un precedenza si riduce dai 16 minuti iniziali fino a raggiungere lo 0 (il 24 dicembre) per poi riaccrescersi rapidamente, nel solo mese di gennaio, sino ad un ritardo di 14 minuti. È pertanto possibile determinare, sempre grazie all'analemma, il differente momento del mezzogiorno per ogni giorno dell'anno, tenendo sempre presente che tale differenza non supera mai i 40 secondi. Poiché l'asse verticale 0 rappresenta il mezzogiorno medio, la somma delle aree dei settori di sinistra è uguale alla somma delle aree dei settori di destra.
Tutti questi riferimenti sono validi se li consideriamo rispetto al meridiano centrale del fuso orario; è comunque possibile sapere esattamente i minuti di ritardo o di anticipo del mezzogiorno vero rispetto al mezzogiorno degli orologi anche lungo i meridiani che si trovano ad una differente longitudine. Per ogni grado di longitudine ovest l'equazione del tempo si posticipa di 4 minuti, mentre per ogni grado di longitudine est si anticipa dello stesso tempo.