soluppgång

Soluppgång på Simplon Pass (2018)

Eftersom soluppgång kallas både överskrider horisonten ( uppgång ) av solen och tiden för denna händelse under solens dagliga förlopp och det himmelska fenomenet helt och hållet med alla dess (även meteorologiska ) fenomen.

termin

Den 9 juni (? = 22.9 ° N) stiger solen i New Brighton (? = 45.0575 °) i en vinkel på 39.8 ° över horisonten

Soluppgången följer gryningen , dess motsats är solnedgången . I allmänhet, och till exempel inom fotografering, inramas soluppgången av en blå timme (före soluppgång) och en gyllene timme (efter soluppgång).

Orsaken till fenomenet är jordens rotation , som flyttar betraktarens plats bortom gränsen dag-natt . I betydelsen av att korsa hela solskivan tar det två minuter i tropikerna , tre till fyra minuter i Centraleuropa, beroende på säsong, flera till många minuter i polära områden och mer än en dag vid polerna.

Ordet soluppgång hänvisar till den mänskliga observatören och därmed till den geocentriska världsbilden. Faktum är att solen inte stiger upp, men den jordiska observatörens position vänder sig mot solen som ett resultat av jordens rotation.

Från gryning till soluppgång kan en ungefärlig tid bestämmas med hjälp av sångfåglarnas tidsförskjutna sång (se fågelklockan ).

Astronomisk fenomenologi

Peñón de Ifach ( Calpe ), Spanien

Tillsammans med solnedgång , meridianpassage och kulmination är uppgången en av de viktigaste aspekterna av astronomisk fenomenologi , varför alla astronomiska kalendrar och årböcker innehåller motsvarande datum för solen och månen . Beräkningen av sådana tider beskrivs i artikeln Synlighet (astronomi) . Tiderna för soluppgång och solnedgång i Tyskland är mest relaterade till den centrala staden Kassel och i Österrike till den 15: e  longitud . De lokala tiderna avviker från den enligt den verkliga lokala tiden . Till exempel stiger solen cirka 35 minuter tidigare i Cottbus än i Aachen .

Soluppgång från Fondachelli-Fantina

Soluppgång på en gård i Namibia (2014)

På grund av tidsekvationen sammanfaller inte den tidigaste soluppgången med sommarsolståndet utan inträffar runt den 17 juni. Analogt är den senaste soluppgången inte vid vintersolståndet (numera mestadels den 21 december), utan i norra Tyskland omkring 29 december i Schweiz omkring den 3 januari. Skillnaden mot soluppgångstiden på solsticens dag är bara cirka två minuter.

Tiden för soluppgången definieras som ögonblicket när solskivans topp passerar den geocentriska eller sanna horisonten ; faller den under överkanten är det solnedgång.

Från cirka ± 65 ° latitud (nära polar) och på grund av ljusstrålarnas krökning i jordens atmosfär orsakad av den astronomiska brytningen , kan bara hälften av solskivan överskrida den verkliga horisonten vid vintersolståndet. Från cirka ± 67,41 ° når solskivans övre kant inte längre den verkliga horisonten (se även polar natt ).

Solens skenbara storlek varierar mellan 31 ′  28 ″ i början av juli och 32 ′ 32 ″ i början av januari, vilket resulterar i en avvikelse på cirka ± 1,7% under året. Solens genomsnittliga uppenbara diameter är 31 '59 .3 ". På grund av ljusstrålarnas krökning i jordens atmosfär verkar solskivan ha lyfts med cirka 0,6 °.

Allmänna prognoser kan inte ta hänsyn till de verkliga horisontförloppet på specifika platser och relaterar till en idealisk matematisk horisont , som är överallt på höjden 0 °. För beräkning av sådana tider, se stigning (astronomi) .

Azimut av solen vid soluppgång

Soluppgång för olika breddgrader i början av sommaren på norra halvklotet

Soluppgång för olika geografiska breddgrader i början av vintern på norra halvklotet

Den bäring på den uppgående solen beror på geografisk latitud observatören och den nuvarande miss av den sol , dvs säsongen.

Den stigande solens azimut  kan beräknas som en funktion av observatörens breddgrad  och solens deklination  med sfärisk trigonometri . Den 21 juni (början av sommaren på N-halvklotet) står solen i vändkretsen och har en nedgång på 23,4 ° norr. Den 23 september och den 21 mars står solen på den himmelska ekvatorn och har en deklination på 0 °. Den 21 december (början av vintern för N-halvklotet) har solen en nedgång på 23,4 ° S. Den stigande solens azimut är: ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle \ alpha _ {SR}}$

${\ displaystyle \ alpha _ {SR} = \ arccos \ left [{\ frac {\ sin (\ delta)} {\ cos (\ varphi)}} \ right]}$

Beräkningen av soluppgångens azimut visar bland annat att i början av vintern på z. B. 80 ° nordlig latitud stiger inte solen. För denna latitud och den givna deklinationen −23,4 ° har azimut inget verkligt värde.

Brantheten (vinkeln ) med vilken solen stiger över horisonten vid soluppgången kan beräknas för de olika breddgraderna och den givna deklinationen enligt följande: ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$

${\ displaystyle \ beta = \ arctan \ left [\ cot (\ varphi) {\ sqrt {1- \ sin ^ {2} (\ delta) \ sec ^ {2} (\ varphi)}} \ right] = \ arctan \ left [{\ frac {\ sin (\ alpha _ {SR})} {\ tan (\ varphi)}} \ right]}$

Diagrammet till höger visar att solen i början av sommaren på norra halvklotet (21 juni), för en observatör vid 60 ° nordlig latitud, stiger vid en azimut på 37 ° och stiger medurs över horisonten i en relativt platt vinkel av 19 °. För en observatör vid 20 ° norr stiger solen mycket brantare vid en azimut på 65 °, nämligen i en vinkel på 68 °, ovanför horisonten. För denna observatör rinner solen upp i nordost österut och sedan plötsligt norrut senare på morgonen. För observatörer vid ekvatorn stiger solen vertikalt vid soluppgång året runt. I början av våren och hösten stiger solen i en vinkel över horisonten på alla platser på jorden . Till exempel, under dessa två dagar vid 40 ° latitud kommer solen att stiga upp vid soluppgången i en vinkel på 50 ° över horisonten. Både i början av sommaren och vintern kommer solen att stiga upp på samma plats vid soluppgången i en vinkel på 45 °. ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ beta = (90 ^ {\ circ} - \ varphi)}$${\ displaystyle (\ delta = \ pm 23.4 ^ {\ circ})}$

Den andra bilden visar solens azimut och solens stigens branta vid soluppgången den 21 december (början av vintern i N) för observatörer på utvalda breddgrader. Även här stiger solen vertikalt över horisonten för en observatör vid ekvatorn.

Derivation av formlerna

Azimut av solen vid soluppgång

Sfärisk triangel på himmelsfären

Soluppgångens branthet

För att beräkna solens azimut vid soluppgången och för att beräkna brantheten med vilken solen stiger över horisonten vid soluppgången, överväg den sfäriska triangeln som sträcks av de tre punkterna nordpolen , observatörens zenit och solens position . I grafiken betecknar Z zeniten, NP nordpolen och SP sydpolen. är solens azimut sett från observatören. c är zenitavståndet från solen sett från observatören. är observatörens breddgrad och är solens deklination. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$

Den visade triangeln beskrivs med den sfäriska sidan cosinuslag:

${\ displaystyle \ cos (\ alpha) = {\ frac {\ cos (a) - \ cos (b) \ cos (c)} {\ sin (b) \ sin (c)}}}$

Om du ersätter a , b och c med , och där h är solens höjd ovanför horisonten, följer det: ${\ displaystyle a = 90 ^ {\ circ} - \ delta}$${\ displaystyle b = 90 ^ {\ circ} - \ varphi}$${\ displaystyle c = 90 ^ {\ circ} -h}$

${\ displaystyle \ alpha = \ arccos [\ sec (h) \ sec (\ varphi) (\ sin (\ delta) - \ sin (h) \ sin (\ varphi))]}$

Vid soluppgången är solen på höjden h = 0 ° över marken. Med h = 0 ° blir den stigande solens azimut:

${\ displaystyle \ alpha _ {SR} = \ arccos \ left [{\ frac {\ sin (\ delta)} {\ cos (\ varphi)}} \ right]}$

Soluppgångens branthet

Vid soluppgången stiger solen i en vinkel över horisonten. Det är: ${\ displaystyle \ beta}$

${\ displaystyle \ tan (\ beta) = dh / d \ alpha = {\ frac {1} {d \ alpha / dh}}}$

Den första härledningen från till h vid punkten h = 0 ger: ${\ displaystyle \ alpha}$

${\ displaystyle \ tan (\ beta) = \ left [\ cot (\ varphi) {\ sqrt {1- \ sin ^ {2} (\ delta) \ sec ^ {2} (\ varphi)}} \ right] = {\ frac {\ sin (\ alpha _ {SR})} {\ tan (\ varphi)}}}$

Vinkeln är positiv när solen stiger från vänster till höger, dvs. från öst till söder. Om solen stiger i öster går från höger till vänster vid soluppgång, dvs. mot norr, uttrycks vinkeln negativt. ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ beta}$

Tidsberoende av ljusstyrkan

Hur ljusstyrkan ökar vid gryningen och hur den fortskrider under soluppgången kan enkelt fångas genom att mäta ljusstyrkan . Förutom den rent fenomenologiska aspekten är detta t.ex. B. för biologi och för utveckling av soluppgång simulatorer (t ex för användning som ljus väckarklockor ) av betydelse.

Tidsberoendet för ljusstyrkan under soluppgångens tid beror starkt på säsong, väder och latitud. Med en molnfri himmel kan ljusstyrkan uppskattas mycket bra med en exponentiell funktion . Ljusstyrkan fördubblas var femte minut.

${\ displaystyle E = 80 ~ \ mathrm {lx} \ cdot 1 {,} 15 ^ {\ frac {t} {1 ~ \ mathrm {min}}} = 80 ~ \ mathrm {lx} \ cdot e ^ {\ frac {t} {7 {,} 16 ~ \ mathrm {min}}}}$

${\ displaystyle E}$är belysningsstyrkan och tiden, där tiden för soluppgången är. är Eulers nummer . Som ett resultat uppnås 10 lx ( lux ), vilket ungefär är belysningsstyrkan för gatubelysning, cirka 15 minuter före soluppgång, och ljusstyrkan hos den genomsnittliga kontorsbelysningen (cirka 800 lx) överskrids cirka 16 minuter efter soluppgången. Denna formel är lämplig under en period av en timme före till en halvtimme efter soluppgång (dvs. mellan −60 min och +30 min) för Tysklands latitud. Ljusstyrkan ökar snabbare på sommaren och långsammare på vintern än angivet. ${\ displaystyle t}$${\ displaystyle t = 0}$${\ displaystyle e}$${\ displaystyle t}$

Se även

• skymning
• Solskiva
• Solens position
• Morgonhimmel
• Gryning
• Tidpunkt

webb-länkar

Wiktionary: Sunrise  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar

• Solposition beräkning
• Representation av globala soluppgångs-, solnedgångs- och skymningstider
• Beräkning av soluppgångs- och solnedgångstider med Excel - med brytning och civil skymningstid
• Globala soluppgångs- och solnedgångstider
• Aktuella solkoordinater, timvinklar och soluppgång / solnedgång för vilken plats som helst

Individuella bevis

1. ^ Jämförande längder av den längsta dagen och den längsta natten och av den kortaste dagen och den kortaste natten. Astronomiska applikationsavdelningen. US Naval Observatory. 19 juni 2006.
2. ↑ tabell över deklination