Khúc xạ và độ hạ chân trời: vì sao Mặt Trời hiện sớm hơn?

Ánh sáng không đi thẳng qua khí quyển

Không khí thường đặc dần xuống thấp, làm đường tia ánh sáng cong nhẹ. Mắt kéo đoạn tia cuối theo đường thẳng ngược ra trời, nên thấy nguồn cao hơn vị trí thật.

Gần chân trời hiệu ứng đổi nhanh theo độ cao. Mép dưới Mặt Trời nâng nhiều hơn mép trên, đĩa bị ép dẹt. Đây không phải bản thân Mặt Trời đổi hình.

Bảng là quy mô khí quyển chuẩn khoảng 10°C, 1.010 hPa. Lạnh và áp suất cao thường tăng khúc xạ; nóng, áp suất thấp giảm. Các lớp nhiệt bất thường có thể tạo ảnh ảo và biến dạng mạnh hơn. Hơi mù đô thị Hà Nội, không khí biển Hạ Long và không khí trên núi không nhất thiết cùng mô hình chuẩn.

Mọc lặn khác lần tâm qua 0°

Mọc chuẩn dùng mép trên đạt chân trời. Bán kính Mặt Trời khoảng 16 phút cung, cộng khúc xạ 34 phút cho tâm cỡ 50 phút cung dưới chân trời hình học. Vì vậy, thấy mép đầu trước khi tâm lên 0° là đúng định nghĩa, không phải bảng thời gian sai.

Không có khí quyển, Mặt Trời sẽ hiện muộn hơn và khuất sớm hơn. Quy mô vài phút ở vĩ độ trung bình có thể lớn hơn nhiều với đường đi thoải gần cực. Sao và hành tinh cũng được nâng; Mặt Trăng còn có thị sai đáng kể do gần Trái Đất.

Độ hạ chân trời do đứng cao

Từ một điểm cao nhìn tới biển hoặc đồng bằng xa, độ cong Trái Đất làm đường phân trời–đất thấp hơn mặt phẳng ngang tại mắt. Góc ấy là độ hạ chân trời. Tăng theo độ cao nhưng không tuyến tính; những mét đầu có lợi tương đối lớn.

Vài mét trên biển có thể cho vài phút cung. Tháp cao khoảng 100 m có độ hạ hơn nửa đường kính Mặt Trời; đỉnh cao trên đồng bằng mở có thể hơn một độ. Chênh giờ mọc lặn cỡ một tới vài phút tại 100 m là quy mô minh họa, tùy vĩ độ và mùa.

Nhưng đứng trên đảo cao ở Hạ Long không bảo đảm có chân trời biển mở ở hướng Mặt Trời. Đảo khác có thể che, cũng như nhà ở Hà Nội. Độ cao trên mực biển không tự cho chiều cao đường chân trời trước mắt. Khúc xạ trên đường nhìn ngang còn làm biên xa khác hình học thuần túy.

Khi cần tính tới giây

Chuẩn đủ cho nhiều mục đích, nhưng ảnh mọc lặn hay tiếp xúc sát chân trời dễ lộ sai khác khí quyển và địa hình. Cần xét cùng lúc bán kính đĩa, khúc xạ, điểm nhìn và định nghĩa chân trời.

Nhiều chữ số trong nghiệm không biến khí quyển thật thành chuẩn. Phép tính có thể hội tụ rất chính xác nhưng thời điểm nhìn lần đầu vẫn bị lớp nhiệt hoặc núi che thay đổi. Phân biệt độ chính xác số và độ chắc chắn quan sát là quan trọng.