ID: 00017565
Время восхода и заката Солнца рассчитывается для каждой точки на поверхности Земли и приводится в астрономических справочниках и календарях. Однако наблюдаемые времена немного отличаются от теоретических — табличных: Солнце встаёт чуть раньше, а заходит чуть позже, увеличивая длительность светового дня. Объясните, руководствуясь известными физическими законами и закономерностями, почему это происходит.
Источник: ФИПИ
Табличные моменты восхода и заката рассчитывают для прямого луча: Солнце «встаёт», когда его край геометрически пересекает горизонт. Но между нами и Солнцем — толстый слой воздуха, а воздух преломляет свет. Поэтому ход лучей надо рассматривать как ход света в среде с переменной плотностью.
1) Преломление света. Показатель преломления воздуха зависит от его плотности: у поверхности воздух плотнее, выше — разреженнее. Получается среда, в которой плотность плавно растёт сверху вниз.
2) Искривление луча. Переходя из более разреженного слоя в более плотный, луч каждый раз слегка отклоняется к нормали. Суммарно по всей атмосфере луч плавно загибается вниз — это атмосферная рефракция.
Из-за загибания лучей наблюдатель видит Солнце выше его истинного положения. Поэтому утром край диска появляется ещё до того, как Солнце по-настоящему вышло из-за горизонта, — восход наступает раньше. Вечером диск остаётся видимым ещё некоторое время после фактического захода — закат наступает позже.
В итоге с обеих сторон ко дню добавляется по нескольку минут, и наблюдаемая длительность светового дня превышает табличную.
Итог: причина — атмосферная рефракция: преломление и искривление солнечных лучей в атмосфере поднимает видимый диск Солнца над горизонтом.
Из-за атмосферной рефракции: лучи Солнца преломляются в атмосфере и искривляются, поэтому диск виден приподнятым над истинным положением. На восходе Солнце «показывается» раньше, а на закате «прячется» позже, и световой день оказывается длиннее табличного.