Когда восходит и заходит Солнце: время, направление и настоящий горизонт

Что именно называют восходом

В повседневной речи это появление Солнца над линией пейзажа. Для расчёта нужно однозначное условие. В астрономии используют верхний край диска и математический горизонт — идеальную горизонтальную линию без зданий, деревьев и гор.

Момент сдвигают два эффекта. Во-первых, видимый радиус Солнца составляет около 16′, угловых минут. Когда верхний край достигает горизонта, центр диска находится ниже. Во-вторых, **рефракция** искривляет путь света в атмосфере и поднимает изображение у горизонта примерно на 34′, немного больше солнечного диаметра. Благодаря этому виден диск, который без атмосферы оставался бы ниже.

Вместе получается стандартная геометрическая высота центра −0,833°, или примерно −50′. Её широко применяют в расчётах восхода и захода. Это условие типичной модели, а не обещание одинакового изображения при любой температуре и погоде.

От чего зависит время

• Географическая широта определяет наклон суточного пути к горизонту и длину видимой дуги. Чем дальше от экватора, тем сильнее сезонные различия.
• Дата задаёт склонение Солнца относительно небесного экватора: примерно от +23,4° около июньского солнцестояния до −23,4° около декабрьского.
• Географическая долгота сдвигает явление относительно общей шкалы времени. При одинаковой широте один градус долготы соответствует четырём минутам. Чтобы сравнивать Москву и район Байкала, нужно отдельно учесть различие широт и местных часовых поясов, а не вычитать только показания часов.
• Часовой пояс и принятые правила гражданского времени меняют запись момента, но не движение Солнца. Для выбранной даты используйте соответствующую зону, не переносите расписание другого региона.

Дополнительно действует уравнение времени. Истинный солнечный полдень относительно равномерного среднего времени в течение года смещается на величину до нескольких десятков минут между крайними значениями, примерно −14…+16 минут по обычной знаковой конвенции. Поэтому середина между восходом и заходом не обязана совпадать с 12:00 гражданского времени.

Суточная дуга и времена года

Из-за вращения Земли Солнце описывает на небе дугу, приблизительно параллельную небесному экватору. Горизонт делит суточную окружность на дневную и ночную части. Восход и заход находятся по разные стороны истинного полудня, с небольшими уточнениями из-за меняющегося склонения и определения видимого края.

В Москве и на широтах Ольхона Солнце при верхней кульминации находится на юге. Это местное правило для Солнца, а не глобальное определение кульминации всех светил. В южных средних широтах Солнце кульминирует на севере, а в тропиках направление зависит от даты.

В июне положительное склонение удлиняет дневную дугу Северного полушария, в декабре отрицательное её сокращает. На экваторе горизонт почти поровну делит суточные окружности и день близок к двенадцати часам круглый год. По мере приближения к полюсам различия усиливаются, вплоть до периодов, когда Солнце совсем не пересекает горизонт.

Даже за одни сутки склонение немного меняется. Поэтому точный момент находят последовательным уточнением, пока вычисленная высота не достигнет заданного условия. Одна упрощённая симметричная схема не заменяет такую процедуру.

Почему видимое появление может не совпасть с расчётом

Рефракция изменчива. Стандартные 34′ — приближение. Температура, давление и слоистость воздуха способны заметно изменить положение края, особенно над водой или снегом. Расхождение может достигать минут времени, а при пологом движении на больших широтах быть ещё сильнее.

Пейзаж перекрывает горизонт. Московская застройка, лес или скалистый берег Байкала могут задержать появление диска и раньше скрыть его вечером. Модельный восход не означает выход из-за конкретного здания или гребня.

Высота наблюдателя имеет значение. С возвышения открытый дальний горизонт может лежать ниже математического: это понижение горизонта. Тогда восход виден раньше, заход позже. Для высоты порядка ста метров эффект может быть минутного масштаба, но зависит от широты, сезона и свободного направления. Высота над уровнем моря сама по себе не гарантирует отсутствие препятствий.

Как подготовить наблюдение или кадр

Восход завершает гражданские утренние сумерки: светлеет задолго до появления диска. Для фотографии планируйте время до события и после него. Направление тоже меняется. В северных средних широтах летом Солнце восходит на северо-востоке, зимой на юго-востоке, около равноденствий близко к востоку. Точный азимут возьмите для выбранных координат и даты.

Самый ранний заход не обязан приходиться на самый короткий день, а самый поздний восход на ту же дату. Около декабрьского солнцестояния длина дня меняется медленно, зато уравнение времени сдвигает истинный полдень относительно часов. В результате крайние моменты захода и восхода находятся по разные стороны солнцестояния. Их конкретные даты нельзя одинаково назначить всем регионам.

Никогда не смотрите на Солнце без надлежащей защиты, даже низкое и кажущееся приглушённым. Бинокль, телескоп и оптический видоискатель требуют подходящего солнечного фильтра перед объективом. Обычные тёмные очки не защищают при наблюдении солнечного диска.