Le meridiane sono costituite da aste diritte e rigide, dette gnomoni, poste verticalmente rispetto al terreno; le più antiche sembra siano state ideate dai cinesi fin dal III millennio a.C, ma il loro uso fu perfezionato dagli egiziani attorno al 1500 a.C. (molti obelischi avevano la funzione di gnomoni). Il sole proiettando l'ombra dello gnomone sul piano orizzontale del terreno permetteva di dividere in parti il giorno a seconda delle successive posizioni assunte dall'ombra stessa: l'ombra più corta corrispondeva al mezzogiorno. La meridiana aveva però un paio di difetti: funzionava solo con la luce del sole ed era in grado di fornire soltanto un'ora locale. La posizione e la lunghezza dell'ombra proiettata sul terreno in uno stesso istante, infatti, variano di luogo in luogo a seconda dell'inclinazione dell'asse terrestre.
Lo gnomone deve essere parallelo all'asse di rotazione della terra, deve cioè puntare verso la stella Polare nell'emisfero settentrionale, e il piano sul quale si proietta l'ombra deve essere parallelo a quello equatoriale. Su tale piano, suddiviso con linee, dette linee orarie, l'ombra della punta dello gnomone indica l'ora.  
Anche oggi si possono vedere sulle facciate di edifici pubblici e privati meridiane, che hanno conservato la loro funzione di orologi solari, ma che hanno anche, soprattutto, funzione estetica.