Coordinate azimutali
La posizione occupata da un oggetto nel cielo, quale ad esempio il Sole, puo essere univocamente individuata dalla Terra con due coordinate angolari: azimut ed elevazione.
Azimut - L'azimut e l'angolo misurato sul piano orizzontale a partire dal nord geografico verso destra fino alla verticale per l'oggetto. Un azimut di 90 gradi corrisponde all'est, 180° al sud, 270° all'ovest e 0° al nord.
Elevazione o altezza - E la misura dell'angolo verticale compreso tra il piano dell'orizzonte e la linea di mira verso l'oggetto.
Se ad esempio l'azimut del Sole e 135° e l'elevazione e 30°, allora si puo individuare il Sole guardando verso sud est ed alzando lo sguardo sopra l'orizzonte a circa un terzo di volta celeste.
Il Sole non e un punto luminoso, ma e un disco, nemmeno tanto piccolo! I valori di azimut ed elevazione si riferiscono al centro del disco solare. Osservato dalla Terra, il Sole appare ai nostri occhi come un cerchio ampio circa 32' (32 minuti primi di arco) ovvero 0.53°, piu o meno quanto una moneta da un euro osservata da 2.5 metri di distanza.
E la Luna? La sua ampiezza angolare varia tra 29' 18" quando si trova alla massima distanza dalla Terra e 33' 30" quando e alla minima distanza.
Alba, transito e tramonto
L'arco percorso dal Sole nel cielo cambia di giorno in giorno. I punti piu interessanti di questo arco sono tre: il punto iniziale, il punto piu alto ed il punto finale che prendono rispettivamente il nome di alba, transito (o culmine) e tramonto.
In qualsiasi localita della Terra il Sole sorge ad oriente e tramonta ad occidente, compiendo archi sempre piu alti sull'orizzonte man mano che si avvicina l'estate e sempre piu bassi come s'appressa l'inverno.
Alba e tramonto - Ai fini dei calcoli astronomici, sia l'alba che il tramonto avvengono quando il bordo superiore (non il centro!) del disco solare cade esattamente dietro all'orizzonte dell'osservatore.
E un luogo comune pensare che il Sole sorga sempre esattamente ad est e tramonti sempre esattamente ad ovest. Cio accade solamente due giorni all'anno: all'equinozio di primavera e all'equinozio d'autunno.
Effetti della rifrazione atmosferica
La luce del Sole viaggia in linea retta nello spazio, ma quando attraversa l'atmosfera terrestre la sua traiettoria viene incurvata a causa del fenomeno della rifrazione.
La rifrazione atmosferica fa apparire gli oggetti celesti piu alti in cielo di quanto non siano in realta. L'effetto si potenzia abbassandosi verso l'orizzonte: nullo allo zenit, meno di 1' a 45° di altezza, ma raggiunge i 34' all'orizzonte.
All'alba e al tramonto l'altezza vera del Sole e mediamente 50' (0.833°) al di sotto dell'orizzonte: 16' per il semidiametro del Sole e altri 34' per la rifrazione.
Effetti dell'altitudine
Gli orari di alba e tramonto dipendono non solamente dalla latitudine e dalla longitudine, ma anche dall'altitudine sul livello del mare. Grazie alla curvatura terrestre, se l'osservatore sale di quota, il suo sguardo puo spaziare piu lontano.
Al crescere dell'altitudine dell'osservatore, l'alba risulta sempre piu anticipata ed il tramonto sempre piu posticipato rispetto al livello del mare.
Il presente calcolatore si distingue dagli altri perche consente di calcolare accuratamente gli orari di alba e tramonto anche per osservatori posti ad un'altitudine diversa da quella del livello del mare.
Transito e mezzogiorno solare
Il transito avviene quando il centro del disco solare passa sul meridiano dell'osservatore. Al transito il Sole raggiunge la massima altezza giornaliera (culmine). Il momento del transito e equidistante da alba e tramonto, per questo viene anche chiamato mezzogiorno solare.
Tutti sanno che il Sole culmina alto in estate e basso in inverno, meno noto e il fatto che anche l'orario del culmine vari di giorno in giorno. Queste oscillazioni sono descritte dalla declinazione del Sole e dall'equazione del tempo.
Analemma
L'analemma (o lemniscata) e la linea che unisce le posizioni occupate dal Sole in ciascuno dei 365 giorni dell'anno, alla stessa ora e nella stessa localita. L'analemma assume di solito la forma di un otto.
Crepuscolo
La durata del di non coincide con la durata della luce naturale. Sia prima dell'alba sia dopo il tramonto ci sono intervalli chiamati crepuscolo mattutino e crepuscolo serale, durante i quali giunge a terra una luce diffusa.
Si suole suddividere il crepuscolo in tre fasi:
- Crepuscolo civile (-6°): luce sufficiente per attivita all'aperto senza illuminazione artificiale
- Crepuscolo nautico (-12°): si distingue ancora il contorno degli oggetti terrestri
- Crepuscolo astronomico (-18°): la luce diffusa si estingue gradualmente fino alla notte fonda