Conforme comentado na introdução, o gnômon foi um instrumento fundamental nos estudos primitivos da astronomia. Simplesmente analisando a projeção da sua sombra ao longo do dia, é possível determinarmos tanto os pontos cardeais quanto o meio-dia solar local. Se as observações forem feitas ao longo de um ano, podemos notar os pontos de equinócio de primavera e outono, além dos pontos de solstício de inverno e verão. Embora o gnômon utilize do mesmo mecanismo dos relógios de Sol, ele possui funções diferentes daquele.

O relógio de Sol foi um dos primeiros instrumentos rudimentares criados para uma medição da passagem do tempo com subdivisões menores do que um dia. Assim como o gnômon, ele faz uso da sombra de uma vareta para realizar a leitura do horário. Contudo, como o movimento aparente do Sol varia de acordo com a latitude do local em que é observado, os relógios de Sol precisam ser alinhados com a latitude. Outras correções podem ser introduzidas para o movimento ao longo do ano (analema), tornando o relógio mais preciso.

O relógio estelar faz uso do movimento aparente das estrelas em torno do polo celeste. Nas regiões sul e sudeste do Brasil, a constelação do Cruzeiro do Sul é quase sempre visível no céu noturno, de modo que podemos utilizar a sua posição para determinar qual o horário local. Pode ser facilmente construído utilizando-se somente itens de papelaria tais como cartolina, cola e tesoura.