Přestože se pohyb Slunce po obloze jeví na první pohled jako jednoduchý, ve skutečnosti tomu tak není. Na základní škole vás zpočátku naučí, že Slunce během dne vychází na východě a pak putuje přes jih, kde dosahuje největší výšku nad obzorem. Dále putuje směrem na západ, kde zapadá. Také se dozvíme, že během roku dochází ke změně výšky Slunce nad jižním obzorem. Později je upřesněno, že k východu a západu Slunce nad příslušným východním či západním bodem na ideálním obzoru dochází jen ve dnech jarní a podzimní rovnodennosti (a ani to není zcela pravda, pokud budeme důsledně vyžadovat větší přesnost). V ostatních dnech dochází k určitému posunu severním nebo jižním směrem.
Jak ale bude vypadat pohyb Slunce z určitého stanoviště pro určitý čas během celého roku? Představte si, že máte vhodné pozorovací stanoviště a budete chtít například fotograficky zaznamenat pro zvolený čas polohu Slunce na obloze. Již z předchozího textu vyplývá, že Slunce nebude na stejném místě, ale jeho poloha se bude měnit. Tento zdánlivý pohyb polohy Slunce na obloze je zapříčiněn kombinací dvou faktorů. Tím prvním je oběžný pohyb planety Země kolem Slunce během roku. Tím druhým je sklon rotační osy Země. Pokud bychom tedy takto zaznamenávali polohu Slunce po dobu celého roku, buď po jednotlivých dnech, nebo třeba po týdnu, vykreslila by se nám křivka, která by svým tvarem připomínala různě natočenou číslici 8. Této křivce se říká analema, a jedná se o označení pro zdánlivou dráhu Slunce na obloze pro dané stanoviště během roku a pro zvolený čas. Pokud do grafu vyneseme střední sluneční čas v podobě svislé přímky a křivku analemy, zobrazí se nerovnoměrnost plynutí pravého slunečního času. V tomto grafu bude na vodorovné ose vynesena hodnota tzv. časové rovnice a na svislé ose bude deklinace Slunce. Časová rovnice (čr) není klasickou rovnicí, ale jedná se o veličinu, která vyjadřuje vztah mezi pravým (TSp) a středním (TSs) slunečním časem (čr = TSp – TSs). Pro úplnost připomeňme, že pravý sluneční čas je čas na slunečních hodinách, který plyne nerovnoměrně. Důvody jsou dva. Země se pohybuje okolo Slunce po eliptické dráze, a tedy proměnnou rychlostí (první a druhý Keplerův zákon). Dále je skloněna zemská osa. Pokud se Slunce nachází přesně na jihu, nastává pravé poledne a je tedy přesně 12 hodin pravého slunečního času. Naopak plynutí středního slunečního času je rovnoměrné a zjednodušeně se jedná o čas občanský, který máme na dobře seřízených hodinkách. Jeden den středního slunečního času trvá přesně 24 hodin.
Analema má velmi zajímavý průběh. Pokud bychom do grafu analematické křivky zaznamenávali datum, zjistili bychom, že Slunce se bude do nejvyššího bodu analemy promítat v létě (letní slunovrat) a do nejnižšího bodu zase v zimě (během zimního slunovratu). Tyto dva extrémy od sebe budou vzdáleny přibližně 47° (2 × sklon zemské osy). To je celkem logické a pochopitelné. Na první pohled by se mohlo zdát, že střed „osmičky“ analemy je vyhrazen pro okamžiky jarní a podzimní rovnodennosti. Ale není tomu tak. Tyto body jsou níže (pod středem „osmičky“) na vodorovné ose s nulovou deklinací představující světový rovník. Nalevo se nachází bod s podzimní rovnodenností, napravo bod s jarní rovnodenností.
Analema protíná svislou osu středního slunečního času na čtyřech místech. Protínající se průsečíky představují okamžiky, kdy se střední a pravý sluneční čas shodují a jejich odchylka je proto nulová. Datumově vychází shoda časů na 15. dubna, 14. června, 1. září a 25. prosince.
Naopak analema také dvakrát během roku dosáhne maximální odchylky od středního slunečního času a to ve své spodní části. Celková hodnota posunu je skoro 32 minut a jedná se o období s největší odchylkou od občanského času. K největšímu odchýlení dochází 12. února, kdy dosáhne odchylka hodnoty +14,4 minuty (pravé poledne nastane 14,4 min po středním poledni, tj. po 12. h) a pak až 3. listopadu, kdy je naopak hodnota až -16,4 minuty (pravé poledne nastane 16,4 min před 12. h), tedy asi čtvrt hodiny. Údajně právě tyto čtvrthodinky mají původ ve zvyku tolerovat tzv. „akademickou čtvrthodinku“. Pak ještě nastávají další dvě odchylky v horní části analemy, ale ty dosahují mnohem menších hodnot. Jedna nastává 16. května, má odchylku -3,8 minuty a druhá 25. července a dosahuje +6,4 minuty.
Pokud budeme konstruovat analemu pro jinou zeměpisnou šířku, zjistíme, že se její tvar poněkud změní. Rovněž analemy pozorované z jednoho stanoviště, ale v různou denní dobu (např. v dopoledních a v odpoledních hodinách) se budou od sebe lišit.
S analemou se můžeme také setkat u slunečních hodin. Slouží jako grafická metoda k přepočítání pravého slunečního času (připočtení, či odečtení odchylky), který ukazují sluneční hodiny na čas střední, tedy občanský. Místo grafického znázornění lze ale použít tabulkovou formu, ve které budou pro příslušné datum opravné hodnoty času. Existují i tzv. analematické sluneční hodiny, kde ukazatelem času může být osoba vrhající stín, pokud se postaví do správné pozice na příslušné datum. Grafy s nákresem analemy lze také najít např. v učebnicích sférické astronomie.
