Fino a 5 minuti di errore nel calcolo dell’alba e del tramonto a causa della rifrazione del Sole

I metodi tradizionali e gli almanacchi possono ritardare l’alba e il tramonto per un massimo di 5 minuti, a causa della rifrazione della luce della stella nella nostra atmosfera. È la tesi che Teresa Wilson, dell’Osservatorio Navale degli Stati Uniti, ha presentato in un’analisi della Michigan Tech durante l’incontro dell’American Astronomical Society a Seattle.

L’atmosfera raddoppia la luce, il che significa che vediamo che il Sole si allontana leggermente dalla sua posizione reale all’orizzonte a causa dell’atmosfera. 

Insieme alla Luna, il Sole è uno dei pochi oggetti celesti sufficientemente grande e abbastanza vicini da apparire più di un punto di luce ad occhio nudo. Inoltre, come la Luna, il diametro apparente del Sole è di circa mezzo grado, il che significa che è possibile allineare l’orizzonte locale con 720 Soli da un capo all’altro, o 180 Soli dall’orizzonte allo zenit. Anche questa dimensione varia leggermente dal perielio di gennaio all’afelio a luglio, dal momento che il Sole sembra crescere e, quindi, contrae da un valore di 31,6′ 32,7′ minuti d’arco.

La maggior parte dei calcoli presuppone l’ora locale dell’alba e del tramonto corrisponda a quando il centro del disco del Sole cancella l’orizzonte. Naturalmente, il vero orizzonte è probabilmente pieno di oggetti in primo piano che il Sole deve cancellare, a meno che non sia visto dalla cima di una montagna remota o da una spiaggia.

La maggior parte dei calcoli di alba standard assume un angolo di rifrazione di 34 minuti d’arco, leggermente più grande del diametro apparente del Sole.

Un valore medio valutato dal 1865

Questo valore è citato sin dal 1865 e il suo uso può essere fatto risalire al diciassettesimo secolo con Isaac Newton. Tuttavia, questo valore è un’approssimazione e non tiene conto delle condizioni meteorologiche locali. L’uso semplice di un valore standard presuppone che le condizioni effettive in questi siti molto diversi siano le stesse.

Lo studio di Wilson ha esaminato le registrazioni storiche di 514 tramonti e 251 albe provenienti da 30 località geografiche separate. La maggior parte di questi (circa 600) sono stati allegati ai dati meteo del sito, che Wilson ha poi introdotto in tre modelli separati di rifrazione.

Wilson scoprì che mentre l’alba e il tramonto variavano secondo la stagione, le previsioni invernali tendevano a essere tardive, mentre le previsioni estive erano in anticipo. Guardare il sorgere del sole sopra l’acqua sembrava aumentare l’effetto, anche se tenendo conto dell’altitudine dell’osservatore diminuiva la discrepanza.

Inoltre, la modellazione del complesso effetto del clima nella troposfera non ha fatto scomparire la discrepanza. Wilson ha scoperto che utilizzando lo standard corrente di 34 minuti d’arco, non è possibile prevedere il tempo reale dell’alba migliore di 2 minuti.

Wilson sottolinea che un minuto di errore nella misurazione dell’alba in mare mediante la navigazione celeste può generare fino a 15 miglia nautiche di errore. Questo è fondamentale, dal momento che la Marina degli Stati Uniti ha ripreso ad insegnare ai cadetti della vecchia scuola di navigazione celeste, nel caso in cui un attacco informatico annienti la capacità del GPS.