Det er underligt, men sandt. Vi forstår måske ikke fuldstændigt en af de enkleste målinger i observationsastronomi: lige hvad klæder Solen op ... virkelig?
Det er noget så grundlæggende, at vi sjældent gør noget ved det. Hver morgen løber solopgangen mod os fra øst op til (hvis du er på ækvator) over 1.000 miles i timen (1.600 km / t) og vil gøre det i titusinder af formiddag gennem vores levetid. Hvis der er en ting, du tror, du kunne stole på, er det morgensolopgangen.
En Michigan Tech-analyse fra U.S. Naval Observatory's Teresa Wilson antyder nu, at traditionelle metoder og almanakker kan sætte den citerede solopgang og solnedgangsperiode på op til 5 minutter. Wilson meddelte resultaterne af den fascinerende undersøgelse den 8. januarth møde i American Astronomical Society i Seattle.
Problemet er en brydning. Hvis vi levede på et luftløst ord, ville det beregnede og observerede solopgangs-øjeblik være let ... men som luftpustende pattedyr ville vi have andre problemer at kæmpe med. Luft bøjer lys, hvilket betyder, at vi ser solen lidt forskudt fra sin sande position i horisonten på grund af atmosfæren. Sammen med Månen er Solen et af de få himmelobjekter, der er store og tæt nok til at fremstå som et lyspunkt for det blotte øje. Ligesom Månen er også Solens tilsyneladende diameter omkring en halv grad på tværs, hvilket betyder, at du kunne linie den lokale horisont med 720 solskinner fra ende til ende, eller 180 solskin fra horisont til højdepunkt. Denne størrelse ændres også meget lidt fra perihelion i januar til aphelion i juli, da solen ser ud til at vokse og derefter krympe fra en værdi på 31,6 ′ 32,7 ′ bue minutter.
De fleste beregninger antager lokal solopgang og solnedgangstid, som når midten af Solens disk klarer horisonten. Naturligvis er din faktiske horisont sandsynligvis rodet med forgrundsobjekter, som Solen skal rydde, medmindre du bor på en fjerntliggende bjergtop eller er heldig nok til at observere solopgang og solnedgang fra stranden.
De fleste almindelige solopgangsberegninger antager en brydningsvinkel på 34 ′ bueminutter, lidt større end solens tilsyneladende diameter. Wilson bemærker i undersøgelsen, at denne værdi citeres så langt tilbage som 1865, og dens anvendelse kan gå helt tilbage til den 17th århundrede mester i optik, Isaac Newton. Denne værdi er imidlertid en tilnærmelse og tager ikke højde for lokale meteorologiske forhold. Luft opfører sig meget forskelligt, siger du på en stille januarmorgen over De Store Søer kontra en varm støvet juli morgen ud for Afrikas vestkyst. Alligevel antager man blot at bruge en standardværdi, at de sande forhold på disse forskelligt forskellige steder er de samme.
Wilsons undersøgelse kiggede på historiske optagelser af 514 solnedgange og 251 solopgange fra 30 separate geografiske placeringer. De fleste af disse (ca. 600) fulgte med vejrdata for webstedet, som Wilson derefter fodrede med i tre separate refraktionsmodeller.
Wilson fandt ud af, at mens solopgang og solnedgang varierede efter sæson, forudsagde vintertid at løbe sent, mens sommerforudsigelser løb tidligt. At se solopgang over vand syntes at forstørre effekten, skønt man tog hensyn til observatørens højde dæmpede uoverensstemmelsen.
Desuden gjorde modellering af den komplekse virkning af vejret i troposfæren ikke forskellen væk. Wilson fandt, at vi ved at bruge den nuværende 34 ′ standard ikke kan forudsige den faktiske solopgangstid bedre end inden for 2 minutter.
Hvorfor betyder det noget? Wilson bemærker, at et minuts fejl ved måling af solopgang på havet ved hjælp af himmelnavigation kan føre til op til 15 nautiske mil af fejl. Dette er afgørende, da den amerikanske flåde har genoptaget undervisningen i kadetter til himmelnavigation i oldskolen, i tilfælde af at et cyberangreb blinder GPS-evnen. For tiden er vores tid indstillet til astronomisk tid, skønt der har været opfordringer til at bevæge sig væk fra denne standard og afskaffe sletningen og indsættelsen af sprangsekunder fra 2023. Jeg synes dog, at den virkelig fascinerende historie her er faktum at videnskaben omkring denne grundlæggende facet af astronomi er noget, som enhver virkelig kunne have gjort, hvis de ganske enkelt havde tænkt at gøre det.
Løsningen? Måske kan smarte prognoser arbejde for at tage højde for lokale atmosfæriske forhold og give observatørerne en bedre forudsigelse om solopgang og solnedgang.
... og solen vil fortsætte med at stige og gå ned hver dag.
