Пожалуйста, простите меня, если это глупый вопрос, или если я неправильно понимаю основы физики. Пожалуйста, не стесняйтесь исправлять меня.
Насколько я понимаю, если бы у Земли не было атмосферы, то временем восхода солнца была бы точка, когда солнечные лучи подходили к вашему положению по касательной. Например, представьте, что Земля — это идеальная сфера, вы стоите на вершине, а (видимое) движение Солнца происходит по часовой стрелке следующим образом (масштабы совершенно неверны, но, надеюсь, концепция верна)...
Теперь предположим для простоты, что атмосфера Земли имеет постоянную судьбу и начинается на определенной высоте над поверхностью планеты, тогда (если я правильно понимаю) солнечные лучи будут преломляться при входе в атмосферу, а это означает, что вы увидите солнце чуть раньше (преувеличенно)...
Очевидно, это очень упрощенно, не в последнюю очередь потому, что атмосфера представляет собой газ и, следовательно, имеет переменную плотность, предположительно становясь тем менее плотной, чем выше вы поднимаетесь. Я предполагаю, что изменение плотности означало бы, что лучи изгибаются, а не резко поворачивают, как показано выше.
Мой вопрос заключается в том, насколько сильно температура воздуха влияет на величину дифракции, которая, в свою очередь, влияет на время, в которое вы увидите восход солнца? Мне кажется, что если бы на Земле было холодно, то воздух был бы более плотным, что привело бы к большей степени преломления и, следовательно, к более раннему восходу солнца. Напротив, более высокая температура будет означать более низкую плотность, меньшее преломление и более поздний восход солнца.
Кто-нибудь может дать мне некоторые оценки того, какую разницу вы ожидаете увидеть между теплым летним днем и холодным зимним днем, предполагая нормальные параметры для «холодного» и «теплого» для нашей планеты?
Самой большой причиной рефракции является изменение плотности атмосферы с высотой, а не изменения, вызванные погодными условиями на поверхности.
Существуют формулы для расчета этого эффекта при стандартных значениях температуры и давления на уровне земли. Видимое изменение положения солнца в этих условиях примерно равно видимому диаметру солнца.
Разница во времени , которую это вызывает, зависит от угла, под которым солнце поднимается над горизонтом, который зависит от того, где вы находитесь на земле и какое сейчас время года. Если солнце восходит вертикально, разница во времени составляет около 2 минут, но если оно восходит под небольшим углом к горизонту, то может быть гораздо больше.
Изменения температуры и давления воздуха также имеют эффект, который легко наблюдать (по известному положению звезд, а не только наблюдая за солнцем), но его трудно предсказать с пользой. Как следствие этого, не очень полезно предсказывать время восхода и захода солнца с большей точностью, чем ближайшая минута.
Геррит