Замечали, как Солнце будто выглядывает из-за горизонта чуть раньше утром и не спешит прощаться вечером? Кажется почти волшебством. Но никакой магии здесь нет — всему виной наша атмосфера и хитрый оптический эффект, называемый преломлением.

Когда солнечный свет проходит сквозь слои воздуха, он изгибается, из-за чего Солнце кажется немного выше своего реального положения. Особенно заметно это явление вблизи экватора. Без атмосферы рассвет наступал бы примерно на две минуты позже, а закат — на две минуты раньше.

Магия преломления

Преломление возникает, когда свет переходит из одной среды в другую и по пути меняет направление. Именно этот простой эффект создаёт такие зрелищные явления, как радуги, миражи, световые ореолы и даже мерцание звёзд. Благодаря преломлению соломинка в стакане воды кажется сломанной, а огранённый камень сверкает особенно ярко. И именно оно позволяет нам видеть Солнце за мгновение до восхода и чуть дольше после заката. Сила изгиба света зависит от трёх факторов: длины волны, плотности среды и угла, под которым свет входит в неё. Когда свет переходит из менее плотной среды, например воздуха, в более плотную, он отклоняется к перпендикуляру. При обратном переходе направление изгиба меняется. Любопытно, что при строго перпендикулярном падении свет вообще не преломляется.

Слои атмосферы и изгиб света

Атмосфера Земли неоднородна — с высотой она становится всё более разреженной. Именно эта разница плотности заставляет солнечный свет изгибаться сложным образом, проходя из космоса к поверхности планеты. Когда мы смотрим на объекты прямо над головой, мы видим их почти там, где они находятся на самом деле. А вот у горизонта небесные тела кажутся выше своего истинного положения именно из-за атмосферного преломления.

Что такое астрономическое преломление

Изгиб света от небесных объектов при входе в атмосферу называют астрономическим, или атмосферным, преломлением. В отличие от привычных земных примеров, здесь речь идёт о Солнце, Луне и звёздах. По сути, атмосфера работает как гигантская линза, слегка смещая видимое положение объектов на небе.

Смещённые Солнце, Луна и звёзды

Когда свет подходит к Земле под малым углом, у самого горизонта, он преломляется сильнее, чем при прямом падении сверху. Поэтому Солнце или Луна могут «висеть» над горизонтом, даже когда физически они уже находятся ниже него. В полдень мы видим небесные тела почти на их реальных местах, а во время восхода и заката они визуально приподняты на несколько угловых минут. Именно поэтому в дни равноденствия световой день кажется чуть длиннее — Солнце уже за горизонтом, но его свет всё ещё виден.

Влияние температуры и давления

На преломление влияет не только плотность слоёв атмосферы, но и температура с давлением. Более высокое давление и более низкая температура усиливают эффект. Поэтому в холодный ясный день Солнце может казаться видимым немного дольше после фактического заката.

Как рассчитывают восход и закат

Чтобы учитывать этот оптический трюк, используют специальные расчёты солнечного преломления. При вводе города вычисляется время восхода и заката с учётом стандартного атмосферного давления и температуры. Если реальные условия отличаются от средних значений, фактическое время может сдвинуться на несколько секунд — мелочь, но для астрономии она важна.

Небесные чудеса рядом

Так что в следующий раз, наблюдая рассвет или закат, знайте: перед Вами не магия, а наука. Преломление в атмосфере создаёт изящную оптическую иллюзию, благодаря которой мы видим Солнце чуть раньше, Луну чуть дольше, а звёзды — мерцающими. Небо постоянно меняется и играет с нашим зрением. Остаётся только чаще поднимать голову и удивляться тем маленьким, но поразительным хитростям Вселенной.