Por que o Sol fica achatado no pôr do sol?

A refração é mais forte junto ao horizonte. A borda de baixo do disco sobe mais que a de cima — a altura aparente se comprime.

Dá para ver o raio verde aqui?

A refração de base, que torna o raio verde possível, está; o fenômeno em si, não. Falta ainda a dispersão: comprimentos de onda diferentes se refratam um pouco diferente e, por um instante, se separam no horizonte em ar muito limpo.

As camadas discretas são precisas?

É uma aproximação didática do gradiente contínuo de densidade. Na navegação e na astronomia de precisão integra-se o perfil contínuo do índice de refração.

O mesmo vale para estrelas e planetas?

Sim: qualquer astro junto ao horizonte se eleva. O valor depende da altura acima do horizonte, não da distância. Em observações precisas introduz-se a correção de refração.

Refração atmosférica no pôr do sol

Horizonte geométrico e aparente: elevação do disco solar num modelo de atmosfera em camadas.

Sobre o modelo

A refração atmosférica eleva os astros acima do horizonte geométrico: no pôr e no nascer do sol o Sol ainda se vê quando, geometricamente, já está abaixo da linha do horizonte. O raio se curva porque o índice de refração do ar cresce rumo à superfície. A atmosfera está partida em camadas concêntricas de densidade constante; em cada fronteira vale a lei da refração n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂, e o ângulo total dá a «elevação» aparente do disco. Gradientes locais de temperatura, turbulência e dispersão (o raio verde) não entram. Na tela separam-se a altura geométrica e a aparente.

Para quem: Ensino médio e início da graduação: óptica geométrica, refração atmosférica.

Conceitos-chave

refração atmosférica
lei da refração
horizonte geométrico
horizonte aparente
índice de refração
atmosfera em camadas
raio verde

Como funciona

O índice de refração do ar cresce rumo à superfície, por isso o raio do Sol junto ao horizonte se curva para baixo, rumo ao observador. A altura geométrica e a aparente diferem: o disco pode aparecer acima do horizonte quando o centro já está abaixo. A elevação no horizonte é da ordem de meio grau — comparável ao diâmetro angular do Sol. Dispersão e o perfil real de temperatura não entram: impõe-se um só ângulo efetivo de elevação.

Perguntas frequentes

Por que o Sol fica achatado no pôr do sol?: A refração é mais forte junto ao horizonte. A borda de baixo do disco sobe mais que a de cima — a altura aparente se comprime.
Dá para ver o raio verde aqui?: A refração de base, que torna o raio verde possível, está; o fenômeno em si, não. Falta ainda a dispersão: comprimentos de onda diferentes se refratam um pouco diferente e, por um instante, se separam no horizonte em ar muito limpo.
As camadas discretas são precisas?: É uma aproximação didática do gradiente contínuo de densidade. Na navegação e na astronomia de precisão integra-se o perfil contínuo do índice de refração.
O mesmo vale para estrelas e planetas?: Sim: qualquer astro junto ao horizonte se eleva. O valor depende da altura acima do horizonte, não da distância. Em observações precisas introduz-se a correção de refração.

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