Восход - Sunrise

Восход солнца просачивался сквозь слоистые облака над Атлантическим океаном и берегом Джерси в Спринг-Лейк , штат Нью-Джерси.
Замедленная съемка сумерек и восхода солнца в Йёвике, Норвегия, февраль 2021 года.
Горизонт гавани Гаосюн , Тайвань на восходе солнца.

Восход (или восход солнца ) в тот момент , когда верхний ободок Солнца на появляется горизонт в утром . Этот термин может также относиться ко всему процессу пересечения солнечным диском горизонта и сопровождающим его атмосферным эффектам .

Терминология

"Повышаться"

Хотя кажется, что Солнце «поднимается» из-за горизонта, на самом деле это движение Земли вызывает появление Солнца. Иллюзия движущегося Солнца возникает из-за того, что наблюдатели Земли находятся во вращающейся системе отсчета ; это очевидное движение настолько убедительно, что во многих культурах мифологии и религии были построены на геоцентрической модели, которая преобладала до тех пор, пока астроном Николай Коперник не сформулировал свою гелиоцентрическую модель в 16 веке.

Архитектор Бакминстер Фуллер предложил термины «солнечный свет» и «солнечное затмение», чтобы лучше представить гелиоцентрическую модель, хотя термины не вошли в общий язык.

Начало и конец

Астрономически восход солнца происходит только на мгновение: момент, когда верхняя часть Солнца кажется касательной к горизонту. Однако термин восход солнца обычно относится к периодам времени как до, так и после этой точки:

  • Сумерки - период утром, когда небо светлеет , но Солнца еще не видно. Начало утренних сумерек называется астрономическим рассветом .
  • Период после восхода Солнца, в течение которого все еще видны яркие цвета и атмосферные эффекты.

Измерение

Эта диаграмма Солнца на восходе (или закате ) показывает эффекты атмосферной рефракции .

Угол

Стадия восхода солнца, известная как ложный восход, на самом деле происходит до того, как Солнце действительно достигает горизонта, потому что атмосфера Земли преломляет изображение Солнца. На горизонте средняя величина преломления составляет 34 угловые минуты , хотя эта величина зависит от атмосферных условий.

Кроме того, в отличие от большинства других солнечных измерений, восход солнца происходит тогда, когда кажется, что верхний край Солнца , а не его центр, пересекает горизонт. Видимый радиус Солнца на горизонте составляет 16 угловых минут.

Эти два угла вместе определяют восход солнца, когда центр Солнца находится на 50 угловых минут ниже горизонта или 90,83 ° от зенита .

Время суток

Время восхода солнца меняется в течение года, а также зависит от широты и долготы зрителя , высоты и часового пояса . Эти изменения вызваны наклоном оси Земли, суточным вращением Земли, движением планеты по годовой эллиптической орбите вокруг Солнца и парными оборотами Земли и Луны вокруг друг друга. Аналемма может быть использована , чтобы сделать приблизительные предсказания времени восхода.

Время восхода солнца в 2008 году в Либревиле , Габон . Вблизи экватора изменение времени восхода солнца в основном определяется изменением уравнения времени . См. Здесь карту восхода солнца в другом месте.

Поздней зимой и весной восход солнца, наблюдаемый с умеренных широт, наступает каждый день раньше, достигая самого раннего времени около летнего солнцестояния ; хотя точная дата зависит от широты. После этого время восхода солнца с каждым днем ​​становится позже, достигая своего последнего времени примерно в период зимнего солнцестояния . Смещение между датами солнцестояния и самым ранним или самым поздним временем восхода солнца вызвано эксцентриситетом орбиты Земли и наклоном ее оси и описывается аналеммой , которую можно использовать для предсказания дат.

Изменения атмосферной рефракции могут изменить время восхода солнца, изменив его видимое положение. Вблизи полюсов изменение времени суток преувеличено, поскольку Солнце пересекает горизонт под очень малым углом и, таким образом, поднимается медленнее.

Учет атмосферной рефракции и измерение от передней кромки немного увеличивает среднюю продолжительность дня по сравнению с ночью . Однако уравнение восхода солнца , которое используется для получения времени восхода и захода солнца, использует для расчета физический центр Солнца, пренебрегая атмосферной рефракцией и ненулевым углом, который образует солнечный диск.

Расположение на горизонте

Азимутальный угол Солнца на восходе солнца в зависимости от широты и дня года для 2020 года в соответствии с соглашением о направлении на юг по часовой стрелке, что означает, что если , то он находится в 4-м квадранте; если , то он находится в 1-м квадранте.

Пренебрегая эффектами рефракции и ненулевым размером Солнца, всякий раз, когда происходит восход солнца, в регионах с умеренным климатом он всегда находится в северо-восточном квадранте от мартовского равноденствия до сентябрьского равноденствия и в юго-восточном квадранте от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия. Восходы солнца происходят примерно на востоке в мартовские и сентябрьские равноденствия для всех зрителей на Земле. Точные вычисления азимутов восхода солнца в другие даты сложны, но их можно оценить с разумной точностью с помощью аналеммы .

Рисунок справа рассчитан с использованием программы солнечной геометрии из работы. следующим образом: 1.) Для заданной широты и заданной даты вычислите склонение Солнца, используя долготу и время солнечного полудня в качестве входных данных для процедуры; 2.) Рассчитайте часовой угол восхода солнца, используя уравнение восхода солнца ; 3.) Вычислите время восхода солнца, равное солнечному полудню минус часовой угол восхода в градусах, разделенный на 15; 4.) Используйте время восхода солнца в качестве входных данных для процедуры геометрии Солнца, чтобы получить азимутальный угол Солнца на восходе.

Симметрия полушария

Интересной особенностью на рисунке справа является очевидная симметрия полушария в регионах, где действительно ежедневно происходят восход и заход солнца.

Эта симметрия становится ясной, если соотношение полушария в уравнении восхода солнца применяется к x- и y-компонентам солнечного вектора, представленным в [4].

Появление

Раннее декабрьское утро, вид с высотного здания в Скопье, Северная Македония, ярко-красный, оранжевый и розовый.
Восход солнца над гаванью Плацида, Флорида

Цвета

Молекулы воздуха и частицы в воздухе рассеивают белый солнечный свет, проходя через атмосферу Земли. Это делается с помощью комбинации рэлеевского рассеяния и рассеяния Ми .

Когда луч белого солнечного света проходит через атмосферу к наблюдателю, некоторые цвета рассеиваются из луча молекулами воздуха и частицами в воздухе , изменяя окончательный цвет луча, который видит зритель. Поскольку компоненты с более короткой длиной волны, такие как синий и зеленый, рассеиваются сильнее, эти цвета предпочтительно удаляются из луча.

На восходе и закате, когда путь через атмосферу длиннее, синие и зеленые компоненты почти полностью удаляются, оставляя более длинные волны оранжевого и красного оттенков, видимых в это время. Оставшийся покрасневший солнечный свет может быть рассеян облачными каплями и другими относительно крупными частицами, чтобы осветить горизонт красным и оранжевым светом. Удаление более коротких длин волн света происходит из-за рэлеевского рассеяния на молекулах воздуха и частицах, которые намного меньше длины волны видимого света (менее 50 нм в диаметре). Рассеяние облачными каплями и другими частицами с диаметром, сравнимым с длиной волны солнечного света (более 600 нм) или превышающим его, происходит из-за рассеяния Ми и не сильно зависит от длины волны. Рассеяние Ми отвечает за свет, рассеянный облаками, а также за дневной ореол белого света вокруг Солнца ( прямое рассеяние белого света).

Цвета заката обычно ярче, чем цвета восхода солнца, потому что вечерний воздух содержит больше частиц, чем утренний. Пепел от вулканических извержений, захваченный в тропосфере , имеет тенденцию приглушать цвета заката и восхода солнца, в то время как вулканические выбросы, которые вместо этого поднимаются в стратосферу (в виде тонких облаков крошечных капель серной кислоты), могут давать красивые цвета после захода солнца, называемые послесвечениями и предзакатными лучами. -восход солнца светится. Ряд извержений, включая извержения горы Пинатубо в 1991 году и Кракатау в 1883 году , привели к образованию достаточно высоких стратосферных сернокислых облаков, которые дали замечательные послесвечения заката (и свечение перед восходом солнца) по всему миру. Высотные облака служат для отражения сильно покрасневшего солнечного света, все еще падающего на стратосферу после захода солнца, до поверхности.

Оптические иллюзии и другие явления

  • Атмосферная рефракция позволяет видеть Солнце, пока оно все еще находится за горизонтом.
  • Свет от нижнего края солнечного диска преломляется больше, чем свет от верхнего края. Это уменьшает видимую высоту Солнца, когда оно появляется чуть выше горизонта. На ширину это не влияет, поэтому Солнце кажется шире, чем высокое.
  • Солнце кажется больше на восходе солнца, чем когда оно находится выше в небе, подобно иллюзии Луны .
  • Кажется, что Солнце поднимается над горизонтом и вращается вокруг Земли, но на самом деле это Земля вращается, а Солнце остается неподвижным. Этот эффект возникает из-за того, что наблюдатель на Земле находится во вращающейся системе отсчета .
  • Иногда происходит ложный восход солнца , демонстрирующий особый вид Паргелия, принадлежащий к семейству гало- оптических явлений .
  • Иногда прямо перед восходом или после захода солнца можно увидеть зеленую вспышку . Это оптическое явление, при котором зеленое пятно видно над Солнцем, обычно не более одной или двух секунд.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки