¿Cuánto afecta la temperatura a la hora de la salida del sol?

Perdóneme si esta es una pregunta tonta o si mi comprensión de la física básica es incorrecta. Por favor, siéntase libre de corregirme.

Según tengo entendido, si la Tierra no tuviera atmósfera, entonces el momento de la salida del sol sería el punto en el que los rayos del Sol se acercarían a tu posición en una tangente. Por ejemplo, imagine que la Tierra es una esfera perfecta, con usted parado en la parte superior, y el movimiento (aparente) del Sol fue viajar en el sentido de las agujas del reloj de la siguiente manera (las escalas son completamente incorrectas, pero con suerte el concepto es correcto)...

sin ambiente

Ahora, supongamos por simplicidad que la atmósfera de la Tierra tiene un destino constante y comienza a una altura definida sobre la superficie del planeta, entonces (si entiendo correctamente), los rayos del Sol se refractarían al entrar en la atmósfera, lo que significa que verías el sol un poco antes (exagerado)...

con ambiente

Obviamente, esto está muy simplificado, sobre todo porque la atmósfera es un gas y, por lo tanto, de densidad variable, presumiblemente siendo menos densa a medida que subes. Me imagino que la variación en la densidad significaría que los rayos parecían curvarse, en lugar de dar un giro repentino como se muestra arriba.

Mi pregunta es, ¿cuánta diferencia hace la temperatura del aire en la cantidad de difracción, que a su vez afecta el momento en el que verías el amanecer? Mi sensación es que si hiciera frío en toda la Tierra, entonces el aire sería más denso, lo que daría como resultado un mayor grado de refracción y, por lo tanto, un amanecer más temprano. Por el contrario, una temperatura más alta significaría una densidad más baja, menos refracción y un amanecer más tardío.

¿Alguien puede darme algunas estimaciones de cuánta diferencia esperaría ver entre un día cálido de verano y un día frío de invierno, suponiendo parámetros normales para "frío" y "cálido" para nuestro planeta?

No mucho, PERO, la refracción atmosférica es en realidad una fuente muy importante de mediciones de temperatura para el pronóstico meteorológico diario. Consulte Ocultación de radio GPS . A partir de las variaciones en el tiempo que tarda una señal de GPS en llegar a un receptor en una ubicación constante (conocida), podemos medir la temperatura atmosférica; haciéndolo una y otra vez hasta que el satélite se haya puesto, podemos medir un perfil de temperatura completo. Sin embargo, esto funciona con radiación de microondas, no con visible. No tengo conocimiento de que la refracción visible (a diferencia de la absorción) se utilice para la detección remota.

Respuestas (1)

La principal causa de la refracción es el cambio en la densidad de la atmósfera con la altitud, no los cambios causados ​​por las condiciones climáticas en la superficie.

Existen fórmulas para calcular este efecto asumiendo valores estándar de temperatura y presión a nivel del suelo. El cambio aparente en la posición del sol en esas condiciones es aproximadamente el mismo que el diámetro visible del sol.

La diferencia horaria que esto provoca depende del ángulo en el que sale el sol sobre el horizonte, que depende de dónde se encuentre en la tierra y qué época del año sea. Si el sol sale verticalmente, la diferencia horaria es de unos 2 minutos, pero si sale en un ángulo poco profundo con respecto al horizonte, puede ser mucho más larga.

Los cambios en la temperatura y la presión del aire también tienen un efecto, que es fácil de observar (a partir de la posición conocida de las estrellas, no solo observando el sol) pero difícil de predecir de manera útil. Como consecuencia de esto, no es muy útil predecir las horas de salida y puesta del sol con una precisión superior al minuto más cercano.

Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_refraction

Los cambios en la distribución vertical de la temperatura potencial afectarán el cambio vertical en la densidad e influirán en la hora de la salida del sol... pero si esto es en milisegundos o microsegundos, no lo sé.
"El cambio aparente en la posición del sol en esas condiciones es aproximadamente el mismo que el diámetro visible del sol". ¡Vaya, eso es mucho!
@alephzero Wow, ¡qué gran respuesta! Muchas gracias. Con respecto a tu primera oración, ¿eso significa que el cambio en la densidad del aire a medida que avanzas desde la superficie de la Tierra hacia arriba no cambia mucho con la temperatura en el suelo? Supuse (muy posiblemente incorrectamente) que a medida que los rayos del sol atravesaran la atmósfera, calentando la superficie, también calentarían el aire, reduciendo la densidad también más arriba. Parece que eso podría no estar bien.
¿Cuánto afecta la temperatura a la hora de la salida del sol?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v