Sonnenaufgang - Sunrise

Für andere Verwendungen siehe Sunrise (Begriffsklärung) .
Nicht zu verwechseln mit Dawn .
Sonnenaufgang gefiltert durch Stratuswolken über dem Atlantik und Jersey Shore am Spring Lake , New Jersey
Zeitraffer-Video von Dämmerung und Sonnenaufgang in Gjøvik, Norwegen im Februar 2021
Skyline von Kaohsiung Hafen, Taiwan bei Sonnenaufgang.

Sonnenaufgang (oder sunup ) ist der Moment , wenn der obere Rand der Sonne auf das erscheint Horizont in dem Morgen . Der Begriff kann sich auch auf den gesamten Prozess des Überquerens der Sonnenscheibe über den Horizont und die damit verbundenen atmosphärischen Effekte beziehen .

Terminologie

"Erhebt euch"

Obwohl die Sonne vom Horizont "aufzusteigen" scheint, ist es tatsächlich die Bewegung der Erde , die das Erscheinen der Sonne verursacht. Die Illusion einer sich bewegenden Sonne resultiert daraus, dass sich Erdbeobachter in einem rotierenden Bezugssystem befinden ; Diese scheinbare Bewegung ist so überzeugend, dass viele Kulturen Mythologien und Religionen um das geozentrische Modell herum aufgebaut hatten, das vorherrschte, bis der Astronom Nicolaus Copernicus im 16. Jahrhundert sein heliozentrisches Modell formulierte .

Der Architekt Buckminster Fuller schlug die Begriffe „Sonnenlicht“ und „Sonnenschein“ vor, um das heliozentrische Modell besser darzustellen, obwohl die Begriffe nicht in die allgemeine Sprache aufgenommen wurden.

Anfang und Ende

Astronomisch gesehen tritt der Sonnenaufgang nur für einen Moment auf: den Moment, in dem der obere Rand der Sonne tangential zum Horizont erscheint. Der Begriff Sonnenaufgang bezieht sich jedoch im Allgemeinen auf Zeiträume sowohl vor als auch nach diesem Zeitpunkt:

  • Dämmerung , die Zeit am Morgen, in der sich der Himmel aufhellt , aber die Sonne noch nicht sichtbar ist. Der Beginn der Morgendämmerung wird als astronomische Morgendämmerung bezeichnet .
  • Die Zeit nach Sonnenaufgang, in der noch auffällige Farben und atmosphärische Effekte zu sehen sind.

Messung

Dieses Diagramm der Sonne bei Sonnenaufgang (oder Sonnenuntergang ) zeigt die Auswirkungen der atmosphärischen Brechung .

Winkel

Das Stadium des Sonnenaufgangs, das als falscher Sonnenaufgang bekannt ist, tritt tatsächlich auf, bevor die Sonne den Horizont wirklich erreicht, weil die Erdatmosphäre das Bild der Sonne bricht . Am Horizont beträgt die durchschnittliche Brechung 34 Bogenminuten , obwohl diese Menge je nach atmosphärischen Bedingungen variiert.

Im Gegensatz zu den meisten anderen Sonnenmessungen tritt der Sonnenaufgang auch auf, wenn der obere Rand der Sonne und nicht ihr Zentrum den Horizont zu überqueren scheint. Der scheinbare Radius der Sonne am Horizont beträgt 16 Bogenminuten.

Diese beiden Winkel kombinieren, um den Sonnenaufgang zu definieren, der auftritt, wenn der Sonnenmittelpunkt 50 Bogenminuten unter dem Horizont oder 90,83° vom Zenit entfernt ist .

Uhrzeit

Der Zeitpunkt des Sonnenaufgangs variiert im Laufe des Jahres und wird auch vom Breiten- und Längengrad , der Höhe und der Zeitzone des Betrachters beeinflusst . Diese Veränderungen werden durch die axiale Neigung der Erde, die tägliche Rotation der Erde, die Bewegung des Planeten auf seiner jährlichen elliptischen Umlaufbahn um die Sonne und die paarweisen Umdrehungen von Erde und Mond umeinander getrieben . Das Analemma kann verwendet werden, um ungefähre Vorhersagen über den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs zu treffen.

Zeitpunkt des Sonnenaufgangs im Jahr 2008 für Libreville , Gabun . In Äquatornähe wird die Variation der Sonnenaufgangszeit hauptsächlich durch die Variation der Zeitgleichung bestimmt . Sehen Sie hier für die Sonnenaufgangskarte eines anderen Ortes.

Im späten Winter und im Frühjahr tritt der Sonnenaufgang, wie aus gemäßigten Breiten gesehen, jeden Tag früher auf und erreicht seinen frühesten Zeitpunkt in der Nähe der Sommersonnenwende ; obwohl das genaue Datum je nach Breitengrad variiert. Ab diesem Zeitpunkt wird der Sonnenaufgang jeden Tag später und erreicht seinen spätesten um die Wintersonnenwende herum . Der Versatz zwischen den Daten der Sonnenwende und dem frühesten oder spätesten Sonnenaufgang wird durch die Exzentrizität der Erdbahn und die Neigung ihrer Achse verursacht und wird durch das Analemma beschrieben, mit dem die Daten vorhergesagt werden können.

Variationen der atmosphärischen Brechung können den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs ändern, indem sie seine scheinbare Position ändern. In der Nähe der Pole ist die Tageszeitvariation übertrieben, da die Sonne den Horizont in einem sehr flachen Winkel überquert und somit langsamer aufgeht.

Bilanzierung von atmosphärischer Brechung und von der Vorderkante Messung leicht erhöht die durchschnittliche Dauer des Tag relativ zu Nacht . Die Sonnenaufgangsgleichung , die verwendet wird, um die Zeit von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang abzuleiten, verwendet jedoch das physikalische Zentrum der Sonne zur Berechnung, wobei die atmosphärische Brechung und der von der Sonnenscheibe eingeschlossene Winkel ungleich Null vernachlässigt werden.

Standort am Horizont

Der Sonnenazimutwinkel bei Sonnenaufgang, , als Funktion des Breitengrads und des Jahrestages für das Jahr 2020 gemäß der Konvention im Süd-Uhrzeigersinn, dh wenn , dann im 4. Quadranten; wenn , dann ist es im 1. Quadranten.

Unter Vernachlässigung der Auswirkungen der Brechung und der Größe der Sonne ungleich Null befindet sich der Sonnenaufgang in gemäßigten Regionen immer im Nordost-Quadranten von März-Tagundnachtgleiche bis September-Tagundnachtgleiche und im Südost-Quadranten von September-Tagundnachtgleiche bis März-Tagundnachtgleiche. Sonnenaufgänge treten für alle Zuschauer auf der Erde ungefähr genau östlich der Tagundnachtgleichen im März und September auf. Genaue Berechnungen der Azimute des Sonnenaufgangs an anderen Daten sind komplex, können aber mit angemessener Genauigkeit mithilfe des Analemmas geschätzt werden .

Die rechte Abbildung wird mit der Sonnengeometrie-Routine in Ref berechnet. wie folgt: 1.) Berechnen Sie für einen gegebenen Breitengrad und ein gegebenes Datum die Deklination der Sonne unter Verwendung von Längengrad und Sonnenmittagszeit als Eingaben für die Routine; 2.) Berechnen Sie den Sonnenaufgangsstundenwinkel mit der Sonnenaufgangsgleichung ; 3.) Berechnen Sie die Sonnenaufgangszeit, das ist die Sonnenmittagszeit minus dem Sonnenaufgangsstundenwinkel in Grad geteilt durch 15; 4.) Verwenden Sie die Sonnenaufgangszeit als Eingabe für die Sonnengeometrieroutine, um den Sonnenazimutwinkel bei Sonnenaufgang zu erhalten.

Halbkugelsymmetrie

Ein interessantes Merkmal in der Abbildung rechts ist die scheinbare Hemisphärensymmetrie in Regionen, in denen tatsächlich täglich Sonnenauf- und -untergang auftreten.

Diese Symmetrie wird deutlich, wenn die hemisphärische Beziehung in der Sonnenaufgangsgleichung auf die x- und y-Komponenten des Sonnenvektors angewendet wird, der in Lit.

Aussehen

Früher Dezembermorgen, gesehen von einem Hochhaus in Skopje, Nordmazedonien, in leuchtendem Rot, Orange und Pink.
Sonnenaufgang über dem Hafen von Placida, Florida

Farben

Siehe auch: Atmosphärische Optik

Luftmoleküle und Partikel in der Luft streuen weißes Sonnenlicht, wenn es durch die Erdatmosphäre strömt. Dies geschieht durch eine Kombination von Rayleigh-Streuung und Mie-Streuung .

Wenn ein Strahl weißen Sonnenlichts durch die Atmosphäre zu einem Beobachter gelangt, werden einige der Farben durch Luftmoleküle und Schwebeteilchen aus dem Strahl gestreut , wodurch sich die endgültige Farbe des Strahls ändert, den der Betrachter sieht. Da die kürzerwelligen Komponenten wie Blau und Grün stärker streuen, werden diese Farben bevorzugt aus dem Strahl entfernt.

Bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang, wenn der Weg durch die Atmosphäre länger ist, werden die blauen und grünen Komponenten fast vollständig entfernt, wobei die zu diesen Zeiten sichtbaren längerwelligen Orange- und Rottöne zurückbleiben . Das verbleibende gerötete Sonnenlicht kann dann von Wolkentröpfchen und anderen relativ großen Partikeln gestreut werden, um den Horizont rot und orange zu erleuchten. Das Entfernen der kürzeren Wellenlängen des Lichts ist auf die Rayleigh-Streuung durch Luftmoleküle und Partikel zurückzuführen, die viel kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (weniger als 50 nm im Durchmesser). Die Streuung durch Wolkentröpfchen und andere Partikel mit Durchmessern vergleichbar oder größer als die Wellenlängen des Sonnenlichts (mehr als 600 nm) ist auf Mie-Streuung zurückzuführen und nicht stark wellenlängenabhängig. Die Mie-Streuung ist verantwortlich für das von Wolken gestreute Licht und auch für den Lichthof des weißen Lichts am Tag um die Sonne ( Vorwärtsstreuung von weißem Licht).

Sonnenuntergangsfarben sind in der Regel brillanter als Sonnenaufgangsfarben, da die Abendluft mehr Partikel enthält als die Morgenluft. Asche von Vulkanausbrüchen, die in der Troposphäre eingeschlossen ist , neigt dazu, die Farben des Sonnenuntergangs und des Sonnenaufgangs zu dämpfen, während vulkanische Ejekta, die stattdessen in die Stratosphäre gehoben werden (als dünne Wolken winziger Schwefelsäuretröpfchen), wunderschöne Farben nach Sonnenuntergang erzeugen können, die als Afterglows und Pre bezeichnet werden -Sonnenaufgang leuchtet. Eine Reihe von Eruptionen, darunter die des Mount Pinatubo im Jahr 1991 und der Krakatoa im Jahr 1883 , haben ausreichend hohe stratosphärische Schwefelsäurewolken erzeugt, um auf der ganzen Welt bemerkenswerte Sonnenuntergangs-Nachleuchten (und Vor-Sonnenaufgang-Glühen) zu erzeugen. Die Höhenwolken dienen dazu, stark gerötetes Sonnenlicht, das nach Sonnenuntergang noch auf die Stratosphäre trifft, bis zur Oberfläche zu reflektieren.

Optische Täuschungen und andere Phänomene

Dies ist ein falscher Sonnenaufgang , eine ganz besondere Art von Parhelion
  • Die atmosphärische Brechung bewirkt, dass die Sonne gesehen wird, während sie sich noch unter dem Horizont befindet.
  • Licht vom unteren Rand der Sonnenscheibe wird stärker gebrochen als Licht vom oberen Rand. Dies verringert die scheinbare Höhe der Sonne, wenn sie knapp über dem Horizont erscheint. Die Breite wird nicht beeinflusst, daher erscheint die Sonne breiter als hoch.
  • Die Sonne erscheint bei Sonnenaufgang größer als höher am Himmel, ähnlich der Mondillusion .
  • Die Sonne scheint über den Horizont zu steigen und die Erde zu umkreisen, aber es ist tatsächlich die Erde, die sich dreht, wobei die Sonne fest bleibt. Dieser Effekt resultiert daraus, dass sich ein Beobachter auf der Erde in einem rotierenden Bezugssystem befindet .
  • Gelegentlich tritt ein falscher Sonnenaufgang auf, der eine ganz besondere Art von Parhelion demonstriert, die zur Familie der optischen Phänomene der Halos gehört .
  • Manchmal ist kurz vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang ein grüner Blitz zu sehen. Dies ist ein optisches Phänomen, bei dem ein grüner Fleck über der Sonne sichtbar ist, normalerweise für nicht länger als ein oder zwei Sekunden.

Siehe auch

Verweise

Externe Links