早在人们知道地球是圆的，并且是一颗绕太阳公转的行星之前，就开始测量时间了。在古代，对计时和航海的实际需要是天文学研究的主要原因之一。
计时和航海的天体起源仍然是显而易见的。一天的时间按照太阳在当地天空中的位置记录，月份按照月亮的盈亏周期记录，年份按照自太阳沿黄道的一年路径记录。然而，用于计时的设备已经从日晷发展到先进的原子钟。
图解：这个日晷位于澳大利亚的墨尔本。晷影器是三角形的叶片，其倾斜的边缘是晷针。
康奈尔大学的日晷：康奈尔大学工程学院的精确日晷。地球绕轴一周要24小时，因此每小时自转15度。因此，通过将一个平面圆盘分成15度的扇形，并将圆盘的轴线与地球的旋转轴对齐，人们就可以利用圆盘中心竖杆的阴影来读取时间。这就是日晷的原理。
图解：在英格兰萨福克郡奥尔德伯勒，在议论大厅面向南南西的垂直日晷。
日晷是根据太阳在当地天空中的实际位置来测量时间的。这个时间称为视(或局部)太阳时。正午是太阳在子午线上的精确时刻(子午线是一条假想的线，从北向南穿过天顶)，日晷投射出它最短的影子。正午以前，太阳行经时，视太阳时为子午线前(上午)，过了正午时，视太阳时为子午线后(下午)。
平均太阳时
尽管平均太阳日是24小时，但由于地球绕太阳公转的速度不同，太阳日的实际长度全年都在变化。由于这个影响，手表将不会保持完美的同步与日晷一年。因此，用平均视太阳时来定义时间要方便得多。这被称为平均太阳时间，是标准时间的基础。平均太阳时与视太阳时之差值称为时间方程。
标准时间
在19世纪，一天的时间是当地的事情，大多数城市和城镇使用某种形式的当地平均太阳时间。1883年11月18日，由于铁路运输的实际困难，铁路公司同意采用一种新的系统，将美国划分为四个标准时区。这是根据1918年3月19日的《标准时间法案》在美国法律中确立的。今天，世界被划分为几个时区，如下图所示。
图解：一对母女在希腊雅典的国家公园观看一个安装在那儿的日晷。
在美国和欧洲的大部分地区，时钟只在一年中的一部分时间被设定为标准时间。在美国，从4月的第一个星期日到10月的最后一个星期六，这些国家的时间改为夏令时，比标准时间提前1个小时。
为了导航和天文学的目的(特别是射电天文学中的干涉测量)，对整个地球有一个单一的时间是有用的。由于历史原因，这个“世界”时间被选择为英格兰格林威治的平均太阳时(经度为0度)，这个时间被称为世界时(UT)。由于大气中的质量运动等物理过程，地球自转速度与平均太阳时不同，因此采用了协调世界时(UTC)。
恒星时
布拉格天文钟的天文刻度盘。布拉格天文钟于1410年首次安装，成为世界上第三古老的天文钟，也是目前仍在使用的最古老的天文钟。时钟机构本身由三个主要部件组成:天文表盘，代表太阳和月亮在天空中的位置，显示各种天文细节;《使徒行传》是一部每小时都有时钟的作品，展示了使徒们的形象和其他移动的雕塑作品，其中最引人注目的是一个报时的死神(以骷髅为代表);还有一个日历表盘，上面有代表月份的大奖章。
