Soltid

Soltid er et mål på Solas tilsynelatende posisjon på himmelhvelvingen. Den er ikke den faktiske fysiske tiden, men snarere timevinkler, det vil si vinkler uttrykt i tidsenheter. Den er også lokale tider, i den forstand at den avhenger av lengdegraden den måles fra. Det finnes to typer soltid, sann soltid og middelsoltid.
Både sann soltid og middelsoltid er lokale tider, som avhenger av hvilken lengdegrad man befinner seg på. For hver lengdegrad man beveger seg endrer soltiden seg med fire minutter. Middelsoltiden for 0° lengde (Greenwichmeridianen) kalles Greenwich middeltid (GMT). Med 15 lengdegraders mellomrom finnes over hele jordkloden et antall tidsmeridianer. Middelsoltiden ved hver enkelt tidsmeridian definerer en tidssone, som benyttes av landene som ligger langs den aktuelle tidsmeridianen.
Soltid kan beregnes uten et solur og uten kjennskap til trigonometri, ved å ta utgangspunkt i UTC. Ved å ta lengdegraden og dele den på 15 (som er det antall grader Sola beveger seg pr. time) så får man forskjellen mellom lokal soltid og UTC. Ved å legge denne tidsforskjellen til UTC-tiden får man lokal soltid.

Sann soltid

Sann soltid (eller tilsynelatende soltid) er tiden som måles ved solas tilsynelatende bevegelse over himmelhvelvingen, det vil si solas timevinkel. Den er basert på en sann soldag, som er intervallet mellom to påfølgende passeringer av sola ved den lokale meridian. Soldagen starter ved middag, slik at sann soltid 00:00 betyr middag og 12:00 betyr midnatt. Soltid kan måles med et korrekt oppstilt solur.
Lengden på en sann soldag varierer gjennom året, av to årsaker. For det første er Jordas bane ikke en sirkel men en ellipse, slik at planeten beveger seg raskere når den er nærmest Sola (perigeum) og saktere når den er lengst unna (apogeum) (se Keplers lover for planetenes bevegelser). For det andre; på grunn av Jordas aksehelling beveger sola seg langs en storsirkel (ekliptikken) som heller mot Jordas himmelekvator. Når Sola krysser ekvator ved begge jevndøgn så beveger den seg i en vinkel i forhold til den, slik at projeksjonen av denne hellende bevegelsen på ekvator er saktere enn dens middelbevegelse; og når sola er lengst unna ekvator ved begge solhverv beveger den seg parallelt med den og nærmere polaraksen enn ekvator, slik at projeksjonen av denne parallelle bevegelsen på ekvator er raskere enn dens middelbevegelse (se tropisk år). Følgelig er sanne soldager kortest 26. – 27. mars og 12. – 13. september og lengst 18. –19. juni og 20. – 21. desember. Disse datoene er forskjøvet i forhold til jevndøgn og solhverv på grunn av den raskere/saktere Sola ved Jordas perigeum/apogeum.

Middelsoltid

Middelsoltid er timevinkelen til middelsola, som er ei tenkt sol som beveger seg langs himmelekvator med jevn hastighet (se definisjon under).
Ettersom middelsola kun er en matematisk konstruksjon så kan den ikke observeres fysisk. Middelsoltid beregnes derfor ut fra en kunstig klokketid som justeres via observasjoner av den daglige rotasjon til fiksstjernene til å være i overensstemmelse med gjennomsnittlig sann soltid. Selv om lengden på dagslyset varierer betydelig, så er lengden på en middelsoldag konstant over årstidene.
En sann soldag kan være opp til 22 sekunder kortere og 29 sekunder lengre enn en middelsoldag. Ettersom mange av disse lange eller korte dagene kommer etter hverandre, så kan forskjellen bygge seg opp til rundt et kvarter. Men ettersom disse periodene er sykliske så nulles forskjellen ut over året. Forskjellen mellom sann soltid og middelsoltid kalles tidsjevningen. Middelsoldagen starter også ved middag, slik at 00:00 betyr middag og 12:00 midnatt. Ettersom dette er upraktisk for vanlig bruk, defineres sivil tid som middelsoltid minus 12 timer.
Lengden på middelsoldagen var nøyaktig 86 400 (dvs. 24 timer × 60 minutter × 60 sekunder) sekunder i 1820. Lengden på middelsoldagen øker imidlertid med omtrent 1,4 millisekund hvert århundre. Dette skyldes gravitasjonskreftene mellom Månen og Jorda, som sakte senker jordens omløpshastighet.
Middelsola er definert ved først å anta en tenkt sol som beveger seg langs ekliptikken med konstant hastighet og som opptar samme posisjon som den virkelige Sola når Jorda passerer gjennom perigeum og apogeum. Middelsola er da en andre tenkt sol som beveger seg langs himmelekvator med konstant hastighet og passerer gjennom jevndøgnspunktene samtidig med den første tenkte sola.

Middelsoltidens historie

Mange metoder har opp gjennom tidene blitt benyttet for å simulere middelsoltid. De tidligste var klepsydraer, eller vannklokker, som ble brukt i nesten tre tusen år, fra så tidlig som midten av det andre årtusen f.kr. til begynnelsen av det andre årtusen e.kr. Før midten av det første årtusen f.kr. ble vannklokkene bare justert til å stemme overens med sann soldag, og var dermed ikke noe bedre enn skyggen fra en gnomon (en vertikal stolpe), bortsett fra at de kunne brukes om natten og ved overskyet vær.
Det var imidlertid lenge kjent at sola beveger seg østover relativt til fiksstjernene langs ekliptikken. Helt side midten av det første årtusen f.kr. har derfor den daglige rotasjonen til stjernene blitt brukt til å bestemme middelsoltiden, som klokker ble sammenlignet med for å bestemme deres feilrate. Babylonske astronomer kjente til tidsjevningen og korrigerte for den, og også for rotasjonstidene til de forskjellige stjernene, siderisk tid, for å komme fram til en middelsoltid som var mye mer presis enn vannklokkene deres. Denne ideelle middelsoltiden har blitt brukt hele tiden siden da for å beskrive bevegelsene til planetene, Månen, og Sola.
Mekaniske klokker oppnådde ikke samme nøyaktighet som Jordas «stjerneklokke» før på begynnelsen av 1900-tallet. Selv om dagens atomklokker har en mye mere konstant rate enn Jorda, så blir stjerneklokken fremdeles brukt for å bestemme middelsoltid. Fra siste del av 1900-tallet har Jordas rotasjon blitt definert relativt til en samling av flere utenomgalaktiske radiokilder og deretter konvertert til middelsoltid gjennom et forholdstall. Forskjellen mellom denne beregnede middelsoltiden og Coordinated Universal Time (UTC) benyttes for å bestemme hvorvidt et skuddsekund er nødvendig.