Auringon nousu- ja laskuaikojen laskentaan käytettävistä tähtitieteellisistä kaavoista on useita eri versioita. Kaavojen tulokset poikkeavat toisistaan hieman, koska niissä käytettävät vakiot ovat erilaisia. Yksi esimerkki eroista on, että ilmakehä taittaa auringon valoa ja ”nostaa” aurinkoa ylemmäs taivaanrannassa, ja tämän ilmiön suuruus on voitu arvioida eri kaavoissa eri tavoin.

Eroja aikoihin syntyy myös siitä, lasketaanko nousu- ja laskuajat auringon keskipisteen vai yläreunan suhteen. Ilmatieteen laitos noudattaa yleisintä käytäntöä, jossa ne lasketaan yläreunan suhteen.

Pientä eroa syntyy myös sen mukaan, mitä paikkakoordinaatteja (maantieteellinen leveys- ja pituusaste) laskuissa on käytetty, koska kullekin paikkakunnalle ilmoitetut ajat on laskettu yhdelle määrätylle pisteelle.

Kun lopputulos pyöristetään täysiin minuutteihin, erojen ei tarvitse olla suuria. Esimerkiksi jos yhden kaavan mukaan laskettu aika minuuttien ja sekuntien osalta on 10 minuuttia 29 sekuntia, lopputulos 10 min. Toinen kaava antaisi arvon 10 min 31 s, lopputulos 11 min. Vaikka laskuissa ei ollut kuin kahden sekunnin ero, pyöristetyt ajat eroavat täyden minuutin.

Kaamosajan ja yöttömän yön kynnyksellä, auringon noustessa ja laskiessa hyvin loivasti, pienetkin erot laskukaavoissa korostuvat.

Hämärä vallitsee silloin, kun aurinko on horisontin alapuolella mutta ei ole vielä – tai enää – täysin pimeää. Illalla hämärä siis alkaa auringonlaskusta, kun auringon yläreuna painuu taivaanrannan taa, ja aamulla päättyy auringon nousuun. Hämärän ja pimeän rajan määritteleminen ei ole yhtä yksinkertaista. Tähtitieteellisessä kielenkäytössä erotetaan kolme hämärän astetta:

Porvarillinen hämärä on silloin, kun aurinko on laskenut, mutta sen keskipiste on enintään kuusi astetta horisontin alapuolella. Silloin ulkona näkee vielä liikkua ja tehdä töitä ainakin selkeällä säällä. Käytännössä porvarillinen hämärä vastaa parhaiten sitä, mitä sanalla hämärä arkikielessä useimmin tarkoitetaan.

Nauttinen eli merenkulkijan hämärä vallitsee, kun auringon keskipiste on 6–12 astetta horisontin alapuolella. Sen aikana kirkkaimmat tähdet ovat jo näkyvissä, mutta merellä erottuu vielä horisontti.

Astronominen eli tähtitieteellinen hämärä on silloin, kun auringon keskipiste on 12–18 astetta horisontin alapuolella. Sen aikana on jo varsin pimeää, ja himmeimmätkin tähdet tulevat näkyviin.

Hämärän pituus aamulla ja illalla on päivittäin sama. Aamu- ja iltahämärän pituus vaihtelee eri vuodenaikoina. Se on myös erilainen maan eri osissa.

Maan eteläosissa porvarillinen hämärä kestää syksyisin ja keväisin vain 40–50 minuuttia, sydäntalvella noin tunnin ja keskikesällä jopa yli 1,5 tuntia. Maan keskiosissa hämärää on syksyllä ja keväällä noin 50 minuuttia, sydäntalvella hieman yli tunnin. Kesällä ei ole lainkaan pimeää, vaan silloin maan etelä- ja keskiosissa ilta- ja aamuhämärä yhdistyvät ja kestävät yhteensä yli 4 tuntia. Lapissa hämärän kestoa on syksyisin ja keväisin noin tunnin. Sydäntalvella, kun aurinko ei juuri näyttäydy, on keskipäivän aikaan hämärää muutama tunti. Ja keskikesällähän on yötön yö, jolloin on valoisaa myös keskiyöllä.

Kuun vaiheilla, tai Kuulla muutenkaan, ei ole vaikutusta säähän.

Kuu esiintyy aina 19 vuoden jaksoissa samassa vaiheessa ja samassa kohtaa taivaalla. Vielä 1800-luvulla kansanalmanakassa annettiin vuoden jokaiselle päivälle etukäteen sääennustus, joka perustui tähän Kuun vaiheiden 19-vuotiseen jaksoon. Uskottiin, että vertaamalla vanhoja säätilastoja voitiin kullekin päivälle ennustaa sama säätilanne kuin 19 vuotta aikaisemmin. Tällaisista ennusteista luovuttiin jo 1800-luvulla, koska ennusteet eivät pitäneet alkuunkaan paikkaansa.

Myöskään planeetat (esim. Venus, Mars ja Jupiter) eivät vaikuta säähän mitenkään. Korrelaatio planeettojen ja Kuun liikkeiden ja maapallon säätapahtumien välillä on yhtä olematon kuin horoskooppien selitysvoima ihmiskohtaloihin.

Auringon säteily perustuu siihen, että aurinko itsessään on jättimäinen ydinvoimalaitos, jonka energiantuotto perustuu fuusioreaktioihin, siis samaan kuin vetypommissa. Kaikki taivaalla tuikkivat tähdet ovat samanlaisia ydinvoimaloita kuin Aurinkommekin.

Fuusioreaktiossa vetyatomit sulautuvat yhteen muodostaen heliumatomeja. Joka sekunti Auringossa palaa 600 miljoonaa tonnia vetyä ja suoraan säteilyksi siitä muuttuu noin 4 miljoonaa tonnia materiaa. Fuusioreaktiot tapahtuvat syvällä Auringon sisäosissa. Sieltä lämpö siirtyy ensin kaasun virtausten mukana Auringon pinnalle, mistä energia säteilee avaruuteen valona ja muina sähkömagneettisen säteilyn lajeina.

Maapallolla elämä ja ilmakehän sääilmiöt saavat viimekädessä käyttövoimansa Auringosta. Elämää ylläpidetään siis kosmisella ydinenergialla. Auringon ydinvoimala on ollut toiminnassa suunnilleen 4,6 miljardia vuotta ja tulee olemaan käynnissä vielä saman verran.

Valaistusvoimakkuuden päiväsaikaan määrää auringon korkeuskulman lisäksi pilvisyys.

Aurinkoisena keskipäivänä valaistusvoimakkuus on varjossa noin 10 000 luksia. Suoran auringonvalon voimakkuus on noin 100 000 lx.

Yöaikaan täysikuu valaisee selkeän sään sattuessa 0,1 luksia. Kirkkaiden tähtien valaistusvaikutus on selvästi merkityksettömämpi. Pilvisellä säällä on yölläkin pimeämpää, mutta toisinaan pilvistä heijastuvat kaupunkien valot.

Talvella valoisuus riippuu lisäksi lumiolosuhteista. Puhdas, kuiva lumi lisää valoisuutta, koska se heijastaa 80–90 % saapuneesta valosta. Toisin sanoen valon määrä lähes kaksinkertaistuu. Siksi syksyn hämärää lievittää huomattavasti mustaan maahan satanut uusi lumi. Vastaavasti keväthanki häikäisee, koska valon määrä lähes kaksinkertaistuu, kun auringon säteet heijastuvat lumipinnalta. Lumen vesipitoisuuden kasvaessa sen heijastusominaisuudet muuttuvat, ja märkä lumi heijastaakin vain noin puolet saapuneesta valosta. Sulan maan heijastuskyky on enää vain 10 %.

Kuu heijastaa auringonvaloa niin paljon, että sen kirkkaus voittaa ilmakehästä siroavan hajavalon. Siksi Kuu näkyy päiväsaikaankin taivaalla.

Kuu on kirkkain taivaankappale Auringon jälkeen. Kolmanneksi kirkkain on planeetta Venus, jonka myös voi nähdä valoisaan aikaan, jos osaa kohdistaa katseensa oikeaan kohtaan. Tähdetkin ovat taivaalla päiväsaikaan, mutta niiden vähäisestä valovoimasta johtuen emme näe niitä muulloin kuin yöllä pimeään aikaan. Osa kirkkaimmista tähdistä tosin näkyy päivällä kaukoputkien avulla. Kysymys on siis vain siitä, kuinka kirkas kohde on suhteessa ilmakehästä siroavaan hajavaloon.

Kyllä Kuun ja Auringon vetovoiman aiheuttama vuorovesi-ilmiö periaatteessa esiintyy myös järvissä. Mutta koska järvialtaat ovat hyvin pieniä suhteessa maapallon kokoon, vuoroveden aiheuttamat vaihtelut järvien pinnan korkeudessa ovat niin pieniä, ettei muutoksia voi silmin havaita. Vuorovesi on suurimmillaan suurten valtamerien reunoilla, jonne vuorovesiaallot pakkautuvat kaksi kertaa vuorokaudessa.

Suomenkin järvistä voidaan tarkoilla mittalaitteilla erottaa vuorovesi-ilmiö. Suomenlahdella vuorovesi tuottaa noin 15 senttimetrin korkeusvaihtelun. Ilmatieteen laitoksen mareografit (merenpinnan korkeusvaihteluja rekisteröivät laitteet) pystyvät havaitsemaan nämäkin muutokset. Maankamarakin liikkuu vuorovesivoimien mukana, koska maa on hiukan elastista eli joustavaa ainesta. Kyse on vain millimetrien muutoksista, mutta mitattavista kuitenkin.

Kalenterimerkeissä täysikuu on merkitty valkoisella kokoympyrällä, jollaiselta Kuu täytenä taivaallakin suunnilleen näyttää. Uusikuu on kokomusta ympyrä.

Kuunkierron ensimmäinen neljännes eli kasvava puolikuu on ympyrä, jonka vasen puoli on musta (niinkuin taivaallakin näkyy) ja viimeinen neljännes on ympyrä, jonka oikea puoli on musta.

Ilmoittamamme auringon nousu- ja laskuajat perustuvat yleisesti käytössä oleviin tähtitieteellisiin kaavoihin ja niistä johdettuihin laskuohjelmiin. Kansainvälisen käytännön mukaan näissä kaavoissa ajat lasketaan auringon yläreunan suhteen. Siten auringon nousu on se kellonlyömä, jolloin auringon yläreuna tulee esille horisontin takaa. Vastaavasti laskuaika on silloin, kun yläreuna häviää paikkakunnan horisontin taakse.

Suomen viralliset auringon nousu- ja laskuajat määritetään samalla tavalla Helsingin yliopiston julkaisemassa almanakassa. Ilmatieteen laitoksen ilmoittamat ajat ovat lähes identtisiä virallisen almanakan aikojen kanssa.

Nousu- ja laskuajoissa eri paikkakunnilla ei voida ottaa huomioon mahdollisia korkeuseroja, vaan laskelmat on tehty olettamalla, että horisontti on kaikkialla sama eli merenpinnan taso. Todellisista korkeuseroista johtuen auringon havaittu lasku- tai nousuaika voi hieman poiketa ilmoitetusta ajasta.

Lisätietoa:

• https://fi.wikipedia.org/wiki/Auringonnousu,

• https://fi.wikipedia.org/wiki/Auringonlasku ja

• virallinen almanakka: https://almanakka.helsinki.fi/.

Napapiirillä päivän pituus ei koskaan mene nollaan, vaan on lyhimmilläänkin pari tuntia vähän laskentakaavoista riippuen. Tämä johtuu siitä, että napapiiri määritellään Auringon keskipisteen mukaan ja ottamatta huomioon ilmakehää. Auringon nousu- ja laskuajat sen sijaan määritellään Auringon yläreunan mukaan. Lisäksi valon taittuminen ilmakehässä "nostaa" aurinkoa näennäisesti suunnilleen auringon säteen verran ylöspäin horisontista. Myös tämä ilmiö on otettu huomioon niissä kaavoissa, joilla auringon nousu- ja laskuajat lasketaan.

Näiden kahden syyn vuoksi Aurinko nousee ja laskee silloin, kun sen keskipiste on geometrisesti tarkasteltuna puolisen astetta horisontin alapuolella. Siksi kaamos jää noin puoli leveysastetta napapiirin pohjoispuolelle, ja vastaavasti kesällä keskiyön aurinko näkyy puolisen astetta napapiirin eteläpuolellakin.

Kevään ja syksyn tasauspäivinä Auringon keskipiste on tasan 12 tuntia horisontin yläpuolella geometrisesti tarkasteltuna, joten samoista syistä päivän pituus Auringon nousu- ja laskuajoista laskettuna on silloin vähän pitempi.

Kuvatun ilmiön voi havaita keväällä vähän ennen kevätpäiväntasausta ja syksyllä vähän syyspäiväntasauksen jälkeen. Syynä on se, että Helsinki ja Oulu ovat lähes samalla pituuspiirillä, mutta Utsjoki on selvästi idempänä. Niinpä aurinko nousee Utsjoella ennen Oulua siksi, että Utsjoki on idempänä, ja Helsingissä ennen Oulua siksi, että Helsinki on etelämpänä.

Suurimman osan vuodesta leveyspiiriero on myös Utsjoen ja Oulun välillä ratkaiseva, mutta tasauspäivien lähellä nousuaikojen ero eri leveyspiireillä on niin pieni, että Utsjoen ja Oulun pituuspiiriero nousee merkittävämmäksi tekijäksi ja kääntää noiden paikkakuntien nousuajat "väärään" järjestykseen.