Die Abfolge von Tag und Nacht widerspiegelt die Drehung der Erde um sich selber, um die Drehachse der Erde, die durch Nord- und Südpol verläuft. Im Laufe eines Jahres bewegt sich die Erde aber auch noch um die Sonne. Und diese jährliche Bewegung ist nicht gleichmäßig, mal läuft die Erde etwas schneller, mal läuft sie etwas langsamer. Die Ursache hierfür ist die elliptische Umlaufbahn der Erde. Es ist eben kein exakter Kreis, den die Erde durchläuft, sondern eine recht schwache Ellipse mit 1,6% Unterschied in den Halbachsen zum Radius eines idealen Kreises.
Außerdem ist die Eigendrehung der Erde um 23,5° gegen ihre Umlaufbahn um die Sonne verkippt. Dieser Effekt beschert uns den Wechsel der Jahreszeiten, mal steht die Sonne nördlich des Äquators – dann ist in Marburg Sommer, mal steht sie südlich des Äquators und ist es Winter. Diese Verkippung bewirkt aber auch, dass sich die Sonne im Frühling und Herbst besonders schnell auf ihrer scheinbaren Bahn bewegt, im Sommer und Winter dagegen langsam. Man merkt das leicht an der Änderung von Sonnenaufgang und –untergang von einem Tag zum nächsten. Diese Änderung ist im Frühjahr und Herbst viel deutlicher bemerkbar als im Sommer und Winter.
Beide Effekte zusammen führen dazu, dass die Sonnenuhr mal vor- und mal nachgeht. Die Differenz der wahren Sonnenzeit, die die Sonnenuhr ja anzeigt, und der mittleren Sonnenzeit, die man mathematisch aus einer angenommenen gleichförmigen Bewegung errechnen kann, nennt man die Zeitgleichung.
