L’orologio, costruito sulla superficie concava di una mezza sfera, utilizza l’ombra prodotta da una sferetta sospesa nel suo centro per la lettura dell’ora e delle date di inizio delle stagioni.
Mentre il Sole si sposta nel suo moto apparente diurno, l’ombra della sferetta, proiettandosi sul fondo dell’emisfero da una linea oraria all’altra, segnala l’ora solare vera (segna mezzogiorno, le 12, quando il Sole transita sul meridiano locale). Le 3 curve che attraversano le linee orarie sono linee di data. Nel giorno degli equinozi, quando il Sole si trova sull’equatore celeste (allo zenit di quello terrestre), l’ombra corre lungo la linea intermedia. Nel giorno del solstizio estivo, quando il Sole si trova allo zenit del Tropico del Cancro e descrive l’arco diurno più lungo e più alto sull’orizzonte, l’ombra corre sulla linea più lunga e più bassa dell’orologio. Nel giorno del solstizio invernale, quando il Sole si trova allo zenit del Tropico del Capricorno e descrive l’arco più corto e più basso sull’orizzonte, l’ombra corre sulla linea più corta e più alta dell’orologio. L’emisfero riproduce dunque rovesciata la volta celeste sulla quale il Sole apparentemente si sposta nel suo moto diurno e annuo, attraverso una proiezione centrografica imperniata sulla sferetta sospesa nel suo centro. Il piano che delimita superiormente l’emisfero rappresenta l’orizzonte locale. Il sistema orario utilizzato, quello oggi in uso, suddivide il giorno in 24 parti uguali, per cui le linee delle ore distano l’una dall’altra di 15° (360°:24). Risulta evidente dal tracciato la differente durata del dì nel corso dell’anno: da orizzonte ad orizzonte è diversa infatti la lunghezza dell’arco diurno rappresentato dalle linee di data. .
