Amanecer

La fase del amanecer conocida como falso amanecer ocurre en realidad antes de que el Sol alcance realmente el horizonte, debido a que la atmósfera terrestre refracta la imagen del Sol. En el horizonte, la cantidad promedio de refracción es de 34 minutos de arco , aunque esta cantidad varía según las condiciones atmosféricas. ^{[ 1 ]}

Además, a diferencia de la mayoría de las demás mediciones solares, el amanecer ocurre cuando el borde superior del Sol , en lugar de su centro, parece cruzar el horizonte. El radio aparente del Sol en el horizonte es de 16 minutos de arco. ^{[ 1 ]}

Estos dos ángulos se combinan para definir que el amanecer ocurre cuando el centro del Sol está 50 minutos de arco por debajo del horizonte, o 90,83° desde el cenit . ^{[ 1 ]}

La hora del amanecer varía a lo largo del año y también se ve afectada por la latitud, la longitud , la altitud y la zona horaria del observador . Estos cambios se deben a la inclinación del eje terrestre, la rotación diaria de la Tierra, el movimiento del planeta en su órbita elíptica anual alrededor del Sol y las revoluciones de la Tierra y la Luna una alrededor de la otra . El analema puede utilizarse para realizar predicciones aproximadas de la hora del amanecer.

A finales del invierno y en primavera, el amanecer, visto desde latitudes templadas, se produce cada día más temprano, alcanzando su hora más temprana poco antes del solsticio de verano ; si bien la fecha exacta varía según la latitud. A partir de entonces, la hora del amanecer se retrasa cada día, llegando a su hora más tardía poco después del solsticio de invierno , variando también según la latitud. La diferencia entre las fechas del solsticio y la hora más temprana o más tardía del amanecer se debe a la excentricidad de la órbita terrestre y a la inclinación de su eje, y se describe mediante el analema, que puede utilizarse para predecir las fechas.

Las variaciones en la refracción atmosférica pueden alterar la hora del amanecer al cambiar su posición aparente. Cerca de los polos, la variación horaria es extrema, ya que el Sol cruza el horizonte con un ángulo muy bajo y, por lo tanto, asciende más lentamente. ^{[ 1 ]}

Considerando la refracción atmosférica y midiendo desde el borde frontal, la duración promedio del día aumenta ligeramente en relación con la noche . Sin embargo, la ecuación del amanecer , que se utiliza para calcular la hora del amanecer y del atardecer, emplea el centro físico del Sol para el cálculo, sin tener en cuenta la refracción atmosférica ni el ángulo no nulo subtendido por el disco solar.

Ignorando los efectos de la refracción y el tamaño no nulo del Sol, siempre que ocurre el amanecer, en las regiones templadas siempre está en el cuadrante noreste desde el equinoccio de marzo hasta el equinoccio de septiembre y en el cuadrante sureste desde el equinoccio de septiembre hasta el equinoccio de marzo. ^{[ 6 ]} Los amaneceres ocurren aproximadamente hacia el este en los equinoccios de marzo y septiembre para todos los observadores en la Tierra. ^{[ 7 ]} Los cálculos exactos de los acimuts del amanecer en otras fechas son complejos, pero pueden estimarse con una precisión razonable utilizando el analema .

La figura de la derecha se calcula utilizando la rutina de geometría solar de la Ref. ^{[ 8 ]} de la siguiente manera:

1. Para una latitud y una fecha determinadas, calcule la declinación del Sol utilizando${\displaystyle 0^{\circ }}$longitud y hora del mediodía solar como entradas para la rutina;
2. Calcula el ángulo horario de la salida del sol utilizando la ecuación de la salida del sol ;
3. Calcula la hora de la salida del sol, que es la hora del mediodía solar menos el ángulo horario de la salida del sol en grados dividido por 15;
4. Utilice la hora de la salida del sol como dato de entrada para la rutina de geometría solar para obtener el ángulo de acimut solar en el momento de la salida del sol.

Las moléculas de aire y las partículas en suspensión dispersan la luz solar blanca al pasar a través de la atmósfera terrestre. Esto se produce mediante una combinación de dispersión de Rayleigh y dispersión de Mie . ^{[ 9 ]}

Cuando un rayo de luz solar blanca viaja a través de la atmósfera hacia un observador, algunas de las moléculas de aire y las partículas en suspensión dispersan parte del haz , modificando el color final que percibe el observador. Debido a que los componentes de longitud de onda más corta, como el azul y el verde, se dispersan con mayor intensidad, estos colores se eliminan preferentemente del haz. ^{[ 9 ]}

Al amanecer y al atardecer, cuando el camino a través de la atmósfera es más largo, los componentes azul y verde se eliminan casi por completo, dejando los tonos naranja y rojo de longitud de onda más larga que se ven en esos momentos. La luz solar rojiza restante puede ser dispersada por las gotas de las nubes y otras partículas relativamente grandes para iluminar el horizonte de rojo y naranja. ^{[ 10 ]} La eliminación de las longitudes de onda más cortas de la luz se debe a la dispersión de Rayleigh por moléculas de aire y partículas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible (menos de 50  nm de diámetro). ^{[ 11 ] [ 12 ]} La dispersión por gotas de nubes y otras partículas con diámetros comparables o mayores que las longitudes de onda de la luz solar (más de 600  nm) se debe a la dispersión de Mie y no depende fuertemente de la longitud de onda. La dispersión de Mie es responsable de la luz dispersada por las nubes, y también del halo diurno de luz blanca alrededor del Sol ( dispersión frontal de la luz blanca). ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Los colores del atardecer suelen ser más brillantes que los del amanecer, porque el aire de la tarde contiene más partículas que el aire de la mañana. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 12 ] [ 15 ]} La ceniza de las erupciones volcánicas , atrapada en la troposfera , tiende a atenuar los colores del atardecer y del amanecer, mientras que la eyección volcánica que se eleva a la estratosfera (como finas nubes de diminutas gotitas de ácido sulfúrico ), puede producir hermosos colores posteriores al atardecer llamados resplandores posteriores y resplandores previos al amanecer. Varias erupciones, incluidas las del Monte Pinatubo en 1991 y Krakatoa en 1883 , han producido nubes de ácido sulfúrico estratosférico lo suficientemente altas como para producir notables resplandores posteriores al atardecer (y resplandores previos al amanecer) en todo el mundo. Las nubes de gran altitud sirven para reflejar la luz solar fuertemente enrojecida que aún incide en la estratosfera después del atardecer, hacia la superficie.

• La refracción atmosférica provoca que el Sol sea visible incluso cuando aún está por debajo del horizonte.
• La luz proveniente del borde inferior del disco solar se refracta más que la proveniente del borde superior. Esto reduce la altura aparente del Sol cuando aparece justo sobre el horizonte. Su anchura no se ve afectada, por lo que el Sol parece más ancho que alto.
• El Sol parece más grande al amanecer que cuando está más alto en el cielo, de forma similar a la ilusión de la Luna .
• El Sol parece elevarse sobre el horizonte y girar alrededor de la Tierra, pero en realidad es la Tierra la que rota, mientras que el Sol permanece fijo. Este efecto se debe a que un observador en la Tierra se encuentra en un sistema de referencia giratorio .
• Ocasionalmente se produce un falso amanecer , lo que demuestra un tipo muy particular de parhelio perteneciente a la familia de fenómenos ópticos de los halos .
• A veces, justo antes del amanecer o después del atardecer, se puede ver un destello verde . Este es un fenómeno óptico en el que se observa una mancha verde sobre el Sol, generalmente durante no más de uno o dos segundos. ^{[ 16 ]}