अपवर्तन और क्षितिज-अवनमन: सूर्य समय से पहले उगता क्यों दिखता है?

वायुमंडलीय अपवर्तन

नीचे की ओर वायु सामान्यतः अधिक घनी होती है। अंतरिक्ष से आने वाले प्रकाश की दिशा घनत्व की परतों में धीरे मुड़ती है। आँख अंतिम प्रकाश-पथ को सीधा पीछे बढ़ाती है, इसलिए स्रोत वास्तव में जहाँ है उससे ऊपर दिखाई देता है।

क्षितिज के पास प्रभाव तेजी से बदलता है। सूर्य का निचला किनारा ऊपरी किनारे से अधिक उठता है, जिससे चक्र दबा या अंडाकार लगता है। यह सूर्य का वास्तविक भौतिक आकार बदलना नहीं।

ये मोटे मान लगभग 10 °C और 1,010 hPa वाले मानक वातावरण के लिए हैं। अधिक दबाव या ठंडी हवा प्रभाव बढ़ा सकते हैं; कम दबाव या गर्मी घटा सकते हैं। असामान्य तापीय परतों में मृगतृष्णा, खंडित सूर्य या अधिक विचलन संभव है। दिल्ली की सतही हवा और हानले के ऊँचे स्थान की वास्तविक स्थिति एक जैसी मानक परत नहीं होती।

सूर्योदय और सूर्यास्त पर असर

मानक सूर्योदय में सूर्य का ऊपरी दृश्य किनारा खुले क्षितिज को छूता है। सूर्य का त्रिज्या लगभग 16 कोणीय मिनट और मानक क्षितिज अपवर्तन करीब 34 कोणीय मिनट जोड़ें तो उस क्षण केंद्र ज्यामितीय क्षितिज से करीब 50 कोणीय मिनट नीचे होता है। इसलिए दिखाई देने वाला उदय सूर्य-केंद्र के 0° पार करने का क्षण नहीं।

बिना वातावरण सूर्य बाद में दिखता और पहले छिपता। मध्यम अक्षांशों में मानक अपवर्तन दिन को कुछ मिनट बढ़ा सकता है; उथले ध्रुवीय मार्ग में प्रभाव बहुत बड़ा हो सकता है। कितना अंतर होगा, यह तारीख और अक्षांश से तय होता है।

तारे और ग्रह भी ज्यामितीय उदय से पहले उठे दिखाई दे सकते हैं। चंद्रमा के लिए उसकी निकटता और लंबन भी महत्वपूर्ण हैं। दृश्य ऊँचाई और भूकेन्द्रीय ज्यामितीय ऊँचाई को एक जैसा मानकर समय तुलना न करें।

ऊँचाई से क्षितिज नीचे क्यों जाता है?

समुद्र और आकाश की दूर की सीमा नौवहन में किम कहलाती है। ऊँचे टॉवर या खुले पर्वत से पृथ्वी की वक्रता के पार थोड़ा और देख सकते हैं। दृश्य सीमा स्थानीय क्षैतिज तल से नीचे होती है; यही क्षितिज-अवनमन या dip है।

ऊँचाई बढ़ने पर अवनमन बढ़ता है, लेकिन सीधा समानुपाती नहीं। पहले कुछ मीटर का अनुपाती लाभ बड़ा है। दूर के क्षितिज से आती रोशनी के अपवर्तन से वास्तविक दृश्य सीमा शुद्ध ज्यामितीय अनुमान से कुछ ऊपर भी दिख सकती है।

• समुद्र से कुछ मीटर ऊपर अवनमन कुछ कोणीय मिनट के क्रम का हो सकता है।
• 100 मीटर के टॉवर से खुले दूरस्थ क्षितिज का अवनमन आधे सूर्य-व्यास से अधिक हो सकता है।
• विस्तृत नीचे मैदान के ऊपर ऊँचे शिखर से एक डिग्री से भी अधिक संभव है। इससे खुले दृश्य में सूर्य पहले उग और बाद में डूब सकता है। 100 मीटर पर भी समय का अंतर अक्षांश-ऋतु के अनुसार एक या कुछ मिनट हो सकता है।

हानले जैसे पर्वतीय क्षेत्र में समुद्रतल से ऊँचाई भरना यह सुनिश्चित नहीं करता कि सामने अनंत नीचा खुला क्षितिज है। पास की पहाड़ी या ऊँचा पठार सूर्य को देर तक रोक सकता है। दिल्ली के टॉवर से भी भवन की वास्तविक सीमा अलग है। ऐप में पर्यवेक्षक ऊँचाई भूभाग-प्रोफ़ाइल की स्वतः गणना नहीं।

सटीक समय में सीमा क्यों महत्वपूर्ण है?

सामान्य योजना के लिए मानक अपवर्तन उपयोगी है। सूर्योदय की तस्वीर, क्षितिज के पास आवरण या ऊँचे स्थान से बहुत सटीक अवलोकन में छोटे कोण कई सेकंड या मिनट बदल सकते हैं। अपवर्तन, सूर्य की त्रिज्या और पर्यवेक्षक ऊँचाई एक ही संदर्भ में चाहिए।

इसके बाद भी वायुमंडल और भूभाग की अनिश्चितता रहती है। गणना को अधिक दशमलव तक हल करना वास्तविक सूर्योदय का उतना ही सटीक वादा नहीं। वैज्ञानिक ज्यामिति और उस दिन का देखा हुआ किनारा अलग कारणों से थोड़े भिन्न हो सकते हैं।