Solens upp- och nedgång

Det är inte bara astronomiska faktorer som bestämmer solens upp- och nedgång. Andra faktorer som spelar in kan till exempel få till följd att de angivna tiderna för soluppgången kan skilja sig åt i olika massmedier.

De astronomiska faktorerna, så kallade banelement, hur jorden rör sig runt sin axel och runt solen kan fastläggas mycket exakt. Jordaxelns lutning ger oss årstider och midnattssol norr om Polcirkeln. Det sker hela tiden förändringar av banelementen och av exempelvis jordens rotationshastighet.

För vardagliga tillämpningar är dessa förändringar små och oftast helt försumbara under en människas livstid. Däremot över årtusenden spelar de en betydelsefull roll för exempelvis klimatet. Och i ett längre tidsperspektiv tillkommer även effekten av kontinentalförskjutningar.

I och med den ökade användningen av GPS har dessa små förändringar dock fått ökad betydelse även för gemene man.

Skillnader i beräkningar

Solens uppgång påverkas emellertid av fler faktorer än de astronomiska. Bland annat måste man definiera vad som är soluppgång respektive nedgång. När solen passerar horisonten kan man tycka. Nu upptar solen en inte försumbar vinkel (ca 0.5°) på himlen. Därför tar det en stund för solskivan att passera horisonten.

På låga breddgrader, exempelvis Kanarieöarna, går det snabbare eftersom solen där nästan går vinkelrätt upp (ned). Även skymningen (gryningen) blir kort och mörkret sänker sig snabbt. På höga breddgrader som i Norrbotten eller i Antarktis uppvisar solen en flack bana relativt horisonten. Uppgången (nedgången) och skymningen (gryningen) blir därför utdragen speciellt nära Polcirkeln under sommar och vinter.

Den skenbara solbanan är minst flack vid vår och höstdagjämningen. Av detta följer att man måste bestämma en punkt på solskivan vars passage av horisonten skall gälla för beräkning av uppgång respektive nedgång.

Astronomiska beräkningar av solens position avser vanligen solens mittpunkt, men de brukar korrigeras så att det är solens övre rand som avses för solens upp- och nedgång.

Detta är en anledning till att det ibland förekommer skiljaktiga tider för solens upp- och nedgång, som presenteras i exempelvis massmedia. Skillnaden kan förefalla underlig men denna text visar att solens upp- och nedgång är beroende av hur man definierar ett antal faktorer. Därför erhålls inte alltid ett entydigt värde såvida man inte använder exakt samma definition och beräkningssätt.

Den huvudsakliga skillnaden mellan den soluppgång som har funnits mellan SMHI och den som angavs i 'Den Svenska Almanackan' är att SMHIs beräkningar avser solens övre rand medan 'Den Svenska Almanackan' räknade efter solens mittpunkt. Detta gällde fram till och med år 2013. Från och med almanackan för 2014 använder även 'Den Svenska Almanackan' solens övre rand. 

Även beräkningar av dagens längd påverkas av om solens mittpunkt eller dess övre rand är utgångspunkt för beräkningen. Om den övre randen används erhålls en något längre dag och en kortare natt än om mittpunkten används.

Horisonten

Nästa fråga är: Vad är horisonten? Den verkliga horisonten varierar stort och beror på var observatören befinner sig. I en stad utgörs den oftast av byggnader, som kan vara så höga att solen aldrig når över. Utanför staden kan horisonten vara en skogsrand, ett blånande fjäll eller kanske en vacker havsutsikt.

Generella beräkningar av solens upp- och nedgång förutsätter en fri horisont och ett horisontellt plan genom observatören som står på jordytan. Betydelsen av det senare förstås av de som provat att navigera med sextant. Med detta instrument mäts solens (eller stjärnors) höjd över den så kallade sjöhorisonten, som är en mycket god approximation av en fri horisont.

För att få en noggrann solhöjd med sextant krävs korrektioner för den höjd över havsytan varifrån observationen gjorts. Detta eftersom jorden ändligt stor och dessutom klotformad. Därav följer att den observerade horisonten befinner sig under en tänkt horisontell synlinje om observatören befinner sig över havsytan, till exempel uppe på ett fartygsdäck.

Att den verkliga horisonten befinner sig under observatören får ökad betydelse ju högre upp observatören är. Därav följer att solen går upp tidigare sedd från en luftballong eller ett flygplan än för en observatör som befinner sig på jordytan.

Refraktion medför osäkerhet

Efter dessa astronomiska och geometriska utvecklingar, som går att bestämma med god noggrannhet, är det dags för att se till det meteorologiska inflytandet. Vi betraktar solen genom atmosfären, som faktiskt ändrar riktningen på solens strålar, så kallad refraktion, brytning.

När solen står nära horisonten uppgår refraktionen till omkring 0,5°, vilket den minnesgode kommer ihåg motsvarar solens skenbara diameter. Refraktionen gör att solen skenbart lyfts upp och detta tas hänsyn till i beräkningen av solens upp- och nedgång. En kuriositet i sammanhanget är att när solen på morgonen till synes släpper horisonten befinner sig den fortfarande rent geometriskt strax under horisonten.

Atmosfärens refraktion varierar från dag till dag. Normal sett är variationen liten, men den kan i extremfall ge stora avvikelser från de beräkningar som görs av solens upp- och nedgång. 

Hur stor refraktionen är beror på fördelningen av temperaturen (skiktningen) och lufttrycket i atmosfären. Beräkningar utförs därför för genomsnittliga värden, vilket ger oss den så kallade normal- eller medelrefraktionen. Främst under vintern kan temperaturskiktningen vara extremt avvikande. Det finns tillfällen då solen har synts norr om Polcirkeln då det borde råda polarnatt och solen alltså inte borde synas överhuvudtaget.

På höga breddgrader där solens skenbara bana är flack relativt horisonten tar solen lång tid på sig att passera horisonten. Därmed kan även små avvikelser från den normala i brytningen medföra stora skillnader i reell och beräknad soluppgång eller nedgång.

Sammanfattningsvis kan man säga att man inte skall förvänta sig att solen exakt (inom en minut) kommer att gå upp eller ned efter de tider vi människor har räknat fram. Speciellt på höga breddgrader.