In questo tipo di orologi il movimento dell’ombra dello gnomone segue regole più complesse dello scaphes tuttavia la possibilità di installarlo su qualunque parete piana, verticale o orizzontale comunque orientata purchè illuminata da sole, lo ha reso l’orologio solare per eccellenza coordinando nel corso dei secoli la vita privata e quella pubblica dall’antichità fino all’avvento dell’orologio meccanico all’inizio del ‘300 che comunque non ne decretò la fine dato che il ritmo degli orologi meccanici veniva verificato periodicamente per mezzo dell’orologio solare.

Come lo scaphes anche il principio di funzionamento dell’orologio solare piano è il risultato della applicazione dei principi astronomici greco-alessandrini per cui può essere facilmente compreso facendo riferimento alla sfera armillare. Per cominciare si immagini di sostituire la terra al centro della sfera armillare con un disco giacente sul piano equatoriale. Si immagini poi di innalzare dal centro del disco uno gnomone che risulterà diretto come l’asse di rotazione della sfera celeste. Il sole, da una certa posizione della sfera celeste, illuminerà lo gnomone che proietterà un’ombra sul disco nel verso diametralmente opposto. Con tutta evidenza la rotazione della sfera celeste muoverà il sole e l’ombra dello gnomone con lo stesso moto regolare attorno all’asse della sfera celeste. A mezzogiorno il sole si troverà esattamente a sud mentre l’ombra dello gnomone sul disco punterà esattamente a nord, di li il sole si muoverà compiendo un giro attorno alla terra in 24 ore e così farà l’ombra dello gnomone sul disco nello stesso tempo quasi fosse anch’essa la lancetta di un orologio meccanico in movimento su un quadrante segnato con 24 piuttosto che 12 ore.

Se ora immaginiamo di contrarre il disco e lo gnomone riportandolo alla scala del metro e di muoverlo dal centro del cosmo alla posizione di San Giovanni in Persiceto ad esempio, lasciando però immutata l’orientazione del disco e dello gnomone rispetto alla sfera celeste, comprendiamo facilmente che l’ombra dello gnomone sul disco continuerà a muoversi con lo stesso moto regolare di prima compiendo un intero giro in 24 ore. Un tale dispositivo prende il nome di orologio solare equatoriale e pur realizzando nel modo più semplice un orologio solare di precisione presenta l’inevitabile inconveniente di generare ombre sempre molto lunghe (il sole, rispetto al suo piano, forma angoli compresi tra -23 e +23 gradi!) per cui si preferisce svilupparlo come indicato nel seguito catturando l’ombra dello gnomone su altre superfici.

Procedura. Sulla parete di un campanile si cementi lo gnomone in modo tale da essere allineato con l’asse terrestre. Sullo gnomone si infili un disco forato al centro capace di scorrere e diviso in settori orari di 15 gradi. Si fissi il disco sullo gnomone in posizione tale che l’angolo del cono valga alpha=90-phi dove phi è l’altezza del sole sul piano equatoriale alla data prescelta (oppure in modo tale che l’ombra dello gnomono lambisca il bordo del disco e dunque alla data di costruzione della meridiana). Dalla punta dello gnomone si tiri un filo fino al muro toccando il bordo del disco nei punti dei settori orari. I punti sul muro così ottenuti sono evidentemente toccati dalla punta dello gnomone come quelli sul bordo del disco. Questa stessa procedura permette di costruire meridiane su qualunque parete comunque orientata purchè illuminata dal sole. L’ombra dello gnomone si muoverà sulla superficie della parete di moto non regolare pur segnando con precisione le ore della giornata in tutto l’arco di tempo compreso tra l’alba ed il tramonto.