Come si calcolano gli orari di alba e tramonto
Che cosa conta esattamente come alba, perché il calcolo usa 0,833° sotto l'orizzonte, che effetto hanno rifrazione e altitudine e quanto sono davvero precisi i minuti che vedi.
L’orario dell’alba sembra un dato semplice, ma dietro ogni minuto ci sono una definizione precisa e un po’ di fisica. Ecco come vengono calcolati gli orari su Heliotempo e che cosa può far differire l’alba reale che vedi da quella calcolata.
Che cosa conta come alba
Per convenzione l’alba è il momento in cui il bordo superiore del disco solare compare sull’orizzonte, e il tramonto quello in cui il bordo superiore scompare. Si presuppone un orizzonte piatto e al livello del mare, come in mare aperto.
Due fattori fanno sì che questo accada quando il centro del sole è ancora sotto l’orizzonte geometrico:
- Le dimensioni del sole. Il disco è largo circa mezzo grado, quindi il suo bordo superiore si trova circa 0,27° (16 primi d’arco) sopra il centro.
- La rifrazione atmosferica. L’aria curva la luce verso il basso quando questa entra negli strati più densi, come una lente debole. Vicino all’orizzonte ciò solleva l’immagine del sole di circa 0,57° (34 primi d’arco). Vedi il sole anche se, geometricamente, è ancora sotto l’orizzonte.
In totale si arriva a 0,833°: alba e tramonto avvengono quando il centro del sole è 0,833° sotto l’orizzonte geometrico. È il valore standard usato dallo US Naval Observatory, da molte effemeridi nazionali e praticamente da tutti i calcolatori di alba e tramonto.
L’astronomia
Per trovare il momento in cui il centro del sole raggiunge −0,833°, un calcolatore deve sapere dove si trova il sole in ogni istante. Questo significa modellare:
- l’orbita della Terra intorno al sole (un’ellisse, leggermente perturbata dalla Luna e dai pianeti),
- l’inclinazione dell’asse terrestre e la sua lenta oscillazione (precessione e nutazione),
- la rotazione terrestre, comprese le minime irregolarità che fanno divergere il tempo atomico da quello terrestre (Delta T).
Heliotempo usa Astronomy Engine, una libreria open source che riproduce le posizioni del sole e dei pianeti entro circa un primo d’arco, verificata con il software NOVAS dello US Naval Observatory e con il sistema Horizons del JPL della NASA. Un primo d’arco nella posizione del sole corrisponde al massimo a pochi secondi sull’orario dell’alba alle medie latitudini. Il sito cerca poi i momenti esatti in cui il sole attraversa le altezze richieste: −0,833° per alba e tramonto, −6°, −12° e −18° per i tre tipi di crepuscolo, +6° e −4° per l’ora d’oro.
Confrontiamo i risultati con un’implementazione indipendente delle equazioni solari della NOAA e con gli orari pubblicati nelle effemeridi: coincidono entro un minuto per tutti i luoghi e le date verificati. La pagina sulla metodologia contiene i dettagli.
Perché l’alba reale può essere diversa
L’orario calcolato è esatto rispetto alla sua definizione. L’alba che vedi davvero dipende da ciò che ti circonda:
- Montagne ed edifici. Se l’orizzonte a est è una cresta alta 3°, il sole compare all’incirca 15-25 minuti dopo l’alba calcolata alle medie latitudini, a seconda della stagione. Nelle valli alpine più profonde la differenza può arrivare a un’ora o più.
- Altitudine. Dalla cima di una montagna o da un edificio alto guardi l’orizzonte dall’alto, quindi il sole compare prima e tramonta più tardi. Da 100 m sopra un terreno pianeggiante o sopra il mare il guadagno è di uno o due minuti circa alle medie latitudini; da 1.000 m, di circa cinque minuti o più.
- Rifrazione anomala. I 34 primi d’arco di rifrazione sono un valore medio. Aria molto fredda sopra acqua calda, o una forte inversione termica, possono modificarla in modo sensibile, soprattutto alle alte latitudini, dove il sole si muove lentamente lungo l’orizzonte. Alba e tramonto possono allora spostarsi di un minuto o più.
- Latitudine. Vicino ai poli il sole sorge e tramonta con un angolo molto radente, quindi minime variazioni della rifrazione o dell’altezza dell’orizzonte spostano l’orario di molti minuti. Alcuni giorni si trovano proprio sul confine tra sole di mezzanotte e un breve tramonto.
Perché gli orari sono arrotondati
Gli orari sono indicati al minuto. Mostrare i secondi suggerirebbe una precisione che l’atmosfera non consente. Le nostre tabelle arrotondano al minuto più vicino, quindi un orario indicato come 06:49 significa che il momento calcolato cade tra le 06:48:30 e le 06:49:29.
Domande frequenti
L'alba è il momento in cui il sole è completamente sopra l'orizzonte?
No. L'alba è il momento in cui il bordo superiore del sole compare per la prima volta su un orizzonte piatto, e il tramonto è il momento in cui il bordo superiore scompare. Per questo il calcolo usa, per il centro del sole, un punto 0,833° sotto l'orizzonte.
Perché siti diversi mostrano orari leggermente diversi?
Possono usare algoritmi diversi, arrotondare in modo diverso, considerare o meno l'altitudine dell'osservatore o usare un valore di rifrazione leggermente diverso. Differenze di un minuto sono normali. Differenze maggiori indicano di solito una definizione o una località diverse.
Quanto sono precisi gli orari di alba e tramonto?
L'astronomia in sé è precisa ben al di sotto del minuto. Il vero limite è l'atmosfera, che curva la luce in misura leggermente diversa da un giorno all'altro, e la forma del tuo orizzonte. In pratica, aspettati uno o due minuti vicino all'equatore e alle medie latitudini, e di più vicino ai poli.
L'altitudine cambia l'orario dell'alba?
Sì. Da un punto elevato si vede oltre la curvatura della Terra, quindi il sole compare prima e scompare più tardi. Da 100 m sopra un terreno pianeggiante la differenza è di uno o due minuti circa alle medie latitudini. Le tabelle standard, comprese quelle di questo sito, usano un orizzonte al livello del mare.