为何在日出前日落后我们仍能看到太阳,日出看得到太阳吗

你看到的日出日落，是个“假太阳”

为何在日出前、日落后，我们仍能看到太阳？

准确而言，在这些时刻我们其实是看不到太阳的。毕竟，日出的定义就是太阳出现在地平线上的那一刻，从这个角度而言，你不可能在太阳出现前看见它。

不过，我们的确可以在日出前、日落后看到“几何学上的”低于地平线的太阳。这是阳光在地球大气层中折射时产生的现象——地球的大气令太阳光的光路发生了偏折，于是我们看到的太阳和它实际所在的位置略有不同。

这种效应的强弱程度跟随纬度的变化而变化，并且最明显的地方在赤道——如果地球没有大气层，赤道上的日出要比现在早2min左右，相应的日落时刻也会比现在晚2min。接下来将进一步探讨这一效应。

什么是光的折射？

你知道吗？你其实可以提前几分钟看到太阳升起，也可以延迟几分钟看到太阳下山。这一切都来源于光的折射。

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神奇的大气层

作为大自然母亲最喜爱的魔术——折射，它能够令光线在传播（从一种介质射入另一种介质）的过程中发生弯曲。这一效应导致了许许多多的光学现象，例如彩虹、海市蜃楼、光环、幻日等等。它还能让星星在夜晚闪烁、让你的钻戒闪闪发光、让插入水中的稻草或铅笔弯折、甚至让你看到实际位置低于地平线的太阳。

▲大气折射现象之太阳，图：timeanddate.com

光线的弯曲程度取决于光的波长、传播介质的密度、以及光线穿过界面时的入射角。当光线从光疏介质射向光密介质时（比如从空气射入水中，或是从稀薄的大气层射向更稠密的大气层），它的光路会向法线（一条垂直于两种介质表面的假想线）的方向偏折。如果光线是从光密介质射向光疏介质，则光路会向远离法线的方向偏折。法线与折射光之间的夹角称为折射角。

当光线垂直于介质交界面入射时，它将沿直线穿过界面，而不发生偏折。

地球大气层的密度是不均匀的——随着海拔的增加，大气密度逐渐降低。因此，包括太阳在内的一切宇宙中的光源发出的光线在进入大气层的过程中都会发生多次折射。

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天文折射现象

当太空中的光源发出的光线入射到地球大气层中时，光路的偏折现象被称作天文折射或大气折射。这是为了与地球上的物体的光源产生的地面折射形成对比。

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日、月、星的偏移

虽然垂直于界面入射的光线不会发生偏折，但以小角度射入地球大气层的光线将会不断向法线方向偏折，偏折程度与地表曲率大致相当。

也就是说，只有位于你头顶正上方的天体的位置和你所看到的像重合，而对于那些更靠近地平线的天体，看起来要比实际的位置要高。

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日出与日落时的折射现象

▲在这张图中，太阳的实际几何位置已经落到了地平线以下。但即使太阳在地平线以下，大气折射也能让你看到它。图：bigstockphoto.com

对于贴近地平线的物体（如初升或刚落的太阳）而言，这一现象尤为明显，因为这时光线是以极小的入射角射入大气层的。在折射的影响下，我们能够在清晨太阳真正升起前和傍晚日落之后几分钟看到它。

折射效应带来的最显著的影响之一便是，昼夜时长并不是严格相等、各占12小时的，这颠覆了许多人的想象。由于太阳光的折射，春分日和秋分日的白昼都要比黑夜略长几分钟。

大气折射同样影响着我们在月升月落前后实际看到月亮的时间。

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温度与气压对折射的影响

大气折射的程度同样收到气温与气压的影响：气压越高、气温越低，折射角就越大。因此，倘若你在寒冷的高气压地区观赏日落，你需要比位于标准温压地区的观察者多等几秒钟才能看到太阳的上边缘完全消失在地平线以下。

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考虑大气折射后的日出日落计算器

我们的 太阳计算器，能够在考虑折射现象的前提下给出您所在地的日出日落时刻表。我们的程序是基于101.325千帕（kpa）的标准大气压和15℃/59℉温度下的数据计算大气折射，因此当实际温度和气压严重偏离标准值时，我们给出的时刻表可能与实际的日出日落时间存在几秒钟的误差。

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日出前的黎明，日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的

高空大气对于处在地平线以下的太阳光具有折射和散射的作用。

早晨，太阳还未升上地平线之前，人们就已感到天亮了；傍晚，太阳虽已落入地平线以下很久，但天空仍是久久黑不下来——这种日出前和日落后天空发亮的现象，我们称它为“晨昏朦影”，又叫“曙暮光”。在日出前叫“晨光”。

日落后叫“昏影”。一般以太阳中心在地平线下6°为民用晨光和昏影的界限。只有当太阳中心位于地平下18°(天文晨光和昏影的界限），天空才会进入真正的黑夜。

云层不能完全吸收太阳辐射，有阳光通过云层射到地面上。

散射作用

空气分子和微尘把太阳辐射向四面八方散射开来，使一部分太阳辐射不能到达地面，从而削弱了太阳辐射。大气对太阳辐射的散射作用具有选择性。晴朗的天空呈现蔚蓝色，日出前的黎明、日落后的黄昏以及阴天时天空仍是明亮的，都是大气散射的结果。

红绿灯的颜色选择也与散射作用有关。规律：大气对太阳辐射具有明显的削弱作用。如果把到达地球大气上界的太阳辐射作为100%计算，其中约19%被大气吸收，约34%被大气和地面反射、散射回宇宙空间，最后被地球表面吸收的约占47%。

由于低纬度地区太阳高度角大，单位面积所获得的太阳辐射较集中，太阳经过大气层的路程短，被大气削弱的少，所以到达地面的太阳辐射由低纬度向两极递减。

为什么日出前日落后天空依然明亮跟纬度高低的关系

日出日落天空依旧明亮跟纬度没有直接原因，日出日落后天空明亮时间的持续才跟纬度有关。
太阳直射点是随着时间移动的，当太阳直射点移动到北纬66.5度的时候，那就是北半球最热，也是北半球白昼最长的时候，同时间，这时候就是南半球最冷，南半球黑夜最长的时候，反之亦然。
地球是不透明的自转球体，所以形成了白天黑夜，也就形成了晨昏线。
晨线就是日出，昏线就是日落，晨昏线到来的时间跟纬度是有关系的。
这就说日出日落的时间跟纬度高低有关，由此可以说日出日落天空依旧明亮的持续时间也是跟纬度有一定关联，但不是说形成原因有直接关联。日出日落天空明亮是跟大气层有关，与纬度无直接关键，因为太阳光照射到云层上形成了光的折射与反射，这就形成了晨昏线过后本该黑暗的大地没有暗下去，依旧明亮的最直接原因。