Seulement quatre jours par an le soleil culmine exactement à midi sur une montre conventionnelle : le 15 avril, le 13 juin, le 1er septembre et le 25 décembre. Les 361 autres jours, il existe un écart, et l'équation du temps est la complication qui la rend lisible sur le cadran.
La cause est double. L'orbite terrestre est elliptique, non circulaire : la Terre accélère près du périhélie et ralentit à l'aphélie, modifiant la vitesse apparente du soleil dans le ciel. À cela s'ajoute l'inclinaison de l'axe terrestre d'environ 23,5°, qui altère davantage le moment de la culmination solaire au cours des mois. Le résultat est une différence qui oscille entre −14 et +16 minutes au cours de l'année, avec les valeurs extrêmes atteintes autour du 12 février et du 3 novembre.
Le mécanisme classique est basé sur une came à profil en forme de rein, gravée ou creusée sur un disque effectuant une rotation annuelle complète. Un suiveur trace le profil de la came et transmet le mouvement, par l'intermédiaire d'une tige, à l'aiguille d'équation. La forme de la came encode physiquement la courbe de l'équation du temps, que les astronomes calculent depuis des siècles et qui ne change pas sensiblement à l'échelle humaine.
Il existe deux familles d'affichages. Dans la version statique, ou rétrograde, une aiguille sur une échelle graduée montre la valeur en minutes d'avance ou de retard par rapport à l'heure civile : utile pour savoir quand corriger un cadran solaire, moins immédiate à la lecture quotidienne. Dans la version marchante, introduite par Breguet dans sa référence 5887, une deuxième aiguille des minutes—souvent terminée par un soleil doré—avance ou recule en temps réel par rapport à l'aiguille civile. Les deux aiguilles s'éloignent et se rapprochent au cours de l'année : il n'y a pas de calcul à faire, vous lisez directement le temps solaire vrai comme vous lisez l'heure. C'est la version mécaniquement la plus complexe, car l'aiguille marchante doit se déplacer continuellement, non par saccades à intervalles réguliers.
Dans certaines montres astronomiques, comme certaines Vacheron Constantin ou la Solaria d'Ochs und Junior, l'équation du temps s'intègre avec des indications de lever, coucher de soleil, altitude solaire et déclinaison, calibrées sur une latitude spécifique. Dans ces cas, la came seule ne suffit pas : les différentiels et modules supplémentaires entrent en jeu. À l'établi, j'ai vu des complications de ce type avec des cames en saphir transparent, lisibles par le fond : un choix technique et visuel que je ne trouve pas banal.
Je ne connais pas la position précise des cames dans les mouvements de chaque manufacture, et je ne rapporte pas des chiffres que je n'ai pas vérifiés directement sur la documentation technique originale.