Det er rart, men sant. Vi forstår kanskje ikke helt en av de enkleste beregningene i observasjonsastronomi: akkurat hvilken tid reiser solen opp ... egentlig?
Det er noe så grunnleggende at vi sjelden gjør noe med det. Hver morgen løper soloppgangen mot oss fra øst opp til (hvis du er på ekvator) over 1000 miles per time (1 600 km / t), og vil gjøre det i titusenvis av morgener i løpet av levetiden vår. Hvis det er en ting du tror du kunne stole på, er det morgensoloppgangen.
Nå foreslår en Michigan Tech-analyse fra det amerikanske sjøobservatoriets Teresa Wilson at tradisjonelle metoder og almanakker kan sette den siterte soloppgang og solnedgangstid på så mye som 5 minutter. Wilson kunngjorde resultatene fra den fascinerende studien 8. januarth møte i American Astronomical Society i Seattle.
Problemet er en brytning. Hvis vi levde på et luftløst ord, ville det beregnede og observerte soloppgangsøyeblikket være lett… men som luftpustende pattedyr, ville vi ha andre problemer å stri med. Luft bøyer lys, noe som betyr at vi ser sola litt forskjøvet fra sin sanne beliggenhet i horisonten på grunn av atmosfæren. Sammen med månen er solen en av få himmelobjekter som er store og nærme nok til å fremstå som et lyspunkt for det blotte øye. I likhet med månen er solens tilsynelatende diameter omtrent en halv grad på tvers, noe som betyr at du kan føre den lokale horisonten med 720 soler fra ende til annen, eller 180 solskinn fra horisont til topp. Denne størrelsen endres også veldig litt fra perihelion i januar til aphelion i juli, da solen ser ut til å vokse og deretter krympe fra en verdi på 31,6 ′ 32,7 ′ bue minutter.
De fleste beregninger antar lokal soloppgang og solnedgangstid som når sentrum av solskiven tømmer horisonten. Selvfølgelig er den faktiske horisonten din full av forgrunnsobjekter som solen trenger å fjerne, med mindre du bor på en ekstern fjelltopp eller er heldig nok til å observere soloppgang og solnedgang fra stranden.
De fleste standard soloppgangsberegninger antar en brytningsvinkel på 34 ′ arcminutes, litt større enn solens tilsynelatende diameter. Wilson konstaterer i studien at denne verdien siteres så langt tilbake som 1865, og bruken av den kan komme helt tilbake til den 17th århundre mester i optikk, Isaac Newton. Denne verdien er imidlertid en tilnærming, og tar ikke hensyn til lokale meteorologiske forhold. Luft oppfører seg veldig annerledes, si, på en stille januarmorgen over De store innsjøer kontra en varm støvete juli-morgen utenfor vestkysten av Afrika. Likevel, ganske enkelt å bruke en standardverdi forutsetter at de sanne forholdene på disse forskjellige stedene er de samme.
Wilsons studie studerte historiske uttrykk for 514 solnedganger og 251 soloppganger fra 30 separate geografiske lokasjoner. De fleste av disse (omtrent 600) kom med værdata for nettstedet, som Wilson deretter matet inn i tre separate brytningsmodeller.
Wilson fant at selv om soloppgang og solnedgang varierte etter årstid, var vinterforutsigelsene tilbøyelige til å løpe sent, mens sommerens spådommer løp tidlig. Å se soloppgang over vann så ut til å forsterke effekten, selv om man tok hensyn til observatørens høyde dempet avviket.
Modellering av den komplekse effekten av været i troposfæren fikk ikke avviket til å forsvinne. Wilson fant ut at ved å bruke den nåværende 34 ′-standarden, kan vi ikke forutsi den faktiske soloppgangstiden til bedre enn i løpet av 2 minutter.
Hvorfor betyr det noe? Wilson bemerker at ett minutt feil ved måling av soloppgang til sjøs ved hjelp av himmelnavigasjon kan føre til opptil 15 nautiske mil med feil. Dette er avgjørende, ettersom den amerikanske marinen har gjenopptatt å undervise kadetter i himmelsk navigasjon på skolen, i tilfelle et cyberangrep blender GPS-evnen. Foreløpig er tiden vår satt til astronomisk tid, selv om det har vært anrop om å bevege seg bort fra denne standarden og avskaffe sletting og innsetting av sprangsekunder fra 2023. Jeg synes imidlertid den virkelig fascinerende historien her er faktum at vitenskapen rundt denne grunnleggende fasiten av astronomi er noe som virkelig noen kunne ha gjort, hadde de bare tenkt å gjøre det.
Løsningen? Kanskje smarte prognoser kan fungere for å redegjøre for lokale atmosfæriske forhold, og gir observatørene en bedre prognose for soloppgang og solnedgang.
... og solen vil fortsette å stå opp og gå ned, hver dag.
