民用日出、航海日出、天文日出有什麼不同?為什麼分開來計算?我們平常用哪一個比較好?


題主所描繪的幾個名詞專業一點的話叫做晨昏蒙影,也就是在日出(這裡的日出指太陽的那個圓盤剛落到地平線以下)之前或者日落之後的一段時間,天空仍然蒙蒙亮的狀態。一般我們將晨昏蒙影分為三個等級:民用晨昏蒙影、航海晨昏蒙影和天文晨昏蒙影。

原理也比較簡單:大氣散射。當太陽落山時,由於大氣折射(此處不是散射!),和高度原因,地面上方的大氣仍然受到太陽光的照射並將太陽光散射到四面八方,所以我們看到的天空雖然已沒有太陽,但仍然沒有完全黑下來,這也就是所謂的黎明(dawn)和黃昏(dusk)。

上圖

下面順序回答題主的問題:

1.它們有什麼不同?
首先,這三個概念是人為規定的,所以定義上有所差異,這一點在上圖中已經體現,民用晨昏蒙影指太陽剛落下地平線直至下落到與地平線成6°角,航海和天文晨昏蒙影則依次為6°到12°,12°到18°,當太陽到達地平線下18°後可以說進入了徹底的黑夜。
現象上來說,不考慮天氣及人為因素(雲、燈光等),處於這三個階段的天空亮度是依次遞減的。

2.為什麼分開來計算?
因為三者各自有各自的適用群體。
民用晨昏蒙影期間,天光仍然非常嚴重,基本上在戶外還可以進行大部分正常活動。只有如月亮、金星等亮瞎了的天體才可以被看到。法律上的一些對刑事案件的判定(白天夜間的不同會影響刑罰嚴重程度)也是把這段時間當做白天的。

評論中提到了白天或夜間影響法律判定有沒有例子,我又找了一下,如下(由於本人對法律並不太懂,如有誤請及時指出~):

Nighttime Burglary
Lighting-up time

第一個是關於盜竊的,可以在頁內搜索sunset定位到關於法律中對夜晚的定義;
第二個是早年的關於車輛開燈時間的一個規定,不過現在因為路燈的存在好像用的少了。

這兩個的定義都是太陽落山後/升起前的半個小時,我們算一下:一天太陽轉一圈360°,那麼半個小時就是360/24/2,也就是7.5°。
看起來好像和6°差了一點,不過上面的計算是假定太陽以垂直地平線的方向下落的,如果是對於大部分太陽斜著落山的地區,這個角度會小一點,更接近6°。(現在是4月17日,我用 7Timer!(最下面有提到)模擬了一下北京西城區的日落,晨昏蒙影在日落後的32分鐘,2分鐘的誤差基本已經可以忽略了~)

而且既然只是應用的話有一點偏差也可以理解,畢竟落山半個小時這個定義比所謂6°簡單得多~)

至於中國有沒有文件明確提到了,我表示水平有限沒有找到,有了解法律的可以吱一聲~

航海晨昏蒙影期間,天光變暗,人眼已經無法看到一些室外景物的細節了,之所以稱為航海晨昏蒙影,是指水手們在這期間漸漸無法辨別地平線,並且由於天空變暗,星星增多,在航行時已經可以通過認星判斷方向。

天文晨昏蒙影期間(一般),天光已經十分微弱,如果沒有什麼光污染或者雲的話,基本可以說已經進入滿天星的狀態了,很多業餘天文觀測已經可以開始進行。等到天文晨昏蒙影結束時,太陽的影響完全消失,一些在極限狀態下才能看到的暗星和其他深空天體也可以被觀測到。專業些的天文觀測都會選擇在天文晨昏蒙影結束到第二天的天文晨昏蒙影開始前這段時間進行觀測。


3.我們平常用哪一個比較好?
看情況
其實主要是指看你要做什麼,如果只是日常的話關注日落時間或者民用晨昏蒙影即可,另兩個基本用不到,如果喜歡天文觀測或是天體攝影的話主要需要關注天文晨昏蒙影。

航海晨昏蒙影的話,我周圍沒什麼人在用,有在用的人的話希望能告訴我它的適用情況。

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感謝 @miles fan 對航海晨昏蒙影的補充:

航海晨昏蒙影時,既能看見恆星,又能看見水天線。,是海輪在大洋上測星定位的唯一時機。測星定位的原理簡單地說就是通過測定三個以上的恆星高度(恆星與水天線的夾角)再查表、運算最後在海圖上畫出幾條線,交叉處就是船所在的位置。在沒有GPS之前輪船跨洋航行中只能通過測星定位。沒有測星定位就沒有跨洋航行,沒有跨洋航行就沒有地理大發現。。。。你說吧它的作用大不大?

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另外,推薦個網站,7Timer!,內容比較豐富,也可以查看各晨昏蒙影的出現時間,進入後選擇地點
,在預報類別中選取天文,隨後的頁面中會有該地的72小時天氣,雲量,大氣視寧度等信息,下方有當天各晨昏蒙影的時間~


題主你的提問方式不對,同時同地的日出怎麼會有三次,地球君還沒進化出倒檔。

我猜你是想問一個叫「Twilight」[1]的概念......知道啦不是那個 Twilight。我之所以寫出英文是因為這玩意兒對應的中文名稱似乎有兩個:晨昏蒙影[2],以及曙暮光[3]。我個人最早接觸到的稱謂是「晨昏蒙影」,所以我接下來的相關描述都以這個稱謂出發。

簡單來說「晨昏蒙影」指的是日落至黑夜以及黑夜至日出這兩個時間段,日落至黑夜稱為「昏影」,黑夜至日出則為「晨光」。

如題主所言,「昏影」及「晨光」皆有三個級別:民用、航海、天文。

直觀一點,如圖[4]:

美國海軍天文台對三者的定義如下[5]:

Twilight: Before sunrise and again after sunset there are intervals of time, twilight, during which there is natural light provided by the upper atmosphere, which does receive direct sunlight and reflects part of it toward the Earth"s surface. Some outdoor activities may be conducted without artificial illumination during these intervals, and it is useful to have some means to set limits beyond which a certain activity should be assisted by artificial lighting. The major determinants of the amount of natural light during twilight are the state of the atmosphere generally and local weather conditions in particular. Atmospheric conditions are best determined at the actual time and place of events. Nevertheless, it is possible to establish useful, though necessarily approximate, limits applicable to large classes of activities by considering only the position of the Sun below the local horizon. Reasonable and convenient definitions have evolved.

Civil twilight is defined to begin in the morning, and to end in the evening when the center of the Sun is geometrically 6 degrees below the horizon. This is the limit at which twilight illumination is sufficient, under good weather conditions, for terrestrial objects to be clearly distinguished; at the beginning of morning civil twilight, or end of evening civil twilight, the horizon is clearly defined and the brightest stars are visible under good atmospheric conditions in the absence of moonlight or other illumination. In the morning before the beginning of civil twilight and in the evening after the end of civil twilight, artificial illumination is normally required to carry on ordinary outdoor activities.

Nautical twilight is defined to begin in the morning, and to end in the evening, when the center of the sun is geometrically 12 degrees below the horizon. At the beginning or end of nautical twilight, under good atmospheric conditions and in the absence of other illumination, general outlines of ground objects may be distinguishable, but detailed outdoor operations are not possible. During nautical twilight the illumination level is such that the horizon is still visible even on a Moonless night allowing mariners to take reliable star sights for navigational purposes, hence the name.

Astronomical twilight is defined to begin in the morning, and to end in the evening when the center of the Sun is geometrically 18 degrees below the horizon. Before the beginning of astronomical twilight in the morning and after the end of astronomical twilight in the evening, scattered light from the Sun is less than that from starlight and other natural sources. For a considerable interval after the beginning of morning twilight and before the end of evening twilight, sky illumination is so faint that it is practically imperceptible.

咁大段雞腸肯定冇人睇完~三者的主要區別在於:

民用晨光/昏影:此時太陽雖然已在地平線下,但是通過高層大氣散射到地面的太陽光依然給力,戶外作業可以正常進行。在民用晨光開始前/民用昏影結束後,戶外作業需要開啟人工光源。

航海晨光/昏影:顧名思義,這段時間與航海有關。在航海晨光/昏影期間,即便是沒有月光的情況下,海上的船隻依然可以通過辨析地平線進行導航。

天文晨光/昏影:進入這一階段後,高層大氣散射的太陽光進一步減弱,已經無法辨析地平線,同時天空中一些較暗的星星開始顯露。在天文晨光開始前/天文昏影結束後,進入真正的「夜晚」,此時天空中來自太陽的光線微弱到可以忽略不計。


首先日出是一個唯一的時間點。假設一個人的坐標確定在地球上的某個點,日出就是太陽出現在地平線上的那個時刻。所以題主提出的三個日出概念應該指的是twilight,也就是前面說的晨昏蒙影。

晨昏蒙影概念指的是夜晚和白天之間,太陽在地平面下而天空仍然有光亮的那段時間,所以早上日出前和晚上日落後都兩段時間都統稱為twilight,晨昏蒙影。晨昏蒙影的時候太陽雖然已經降下地平線,地球的大氣層將太陽光散射到已經沒有直射光的地球表面部分。

這張圖上面很多人已經擺出來了:

dusk指的是從日落到夜晚的時段,與之對應的就是dawn,夜晚到日出之間的時間。
所以晨昏蒙影的三個階段:民用(civil),航海(nautical),天文(astronomical)分別也都適用於黎明和黃昏兩個時間段。天文學上這三個階段是根據太陽相對於地心和地平線所產生的夾角來定義的。

民用晨昏蒙影,指的是太陽在地平線下0-6°的時候。早上,民用晨昏蒙影發生於即將日出的時候,民用黎明則是早上太陽在地平線下6°的時刻;晚上,民用晨昏蒙影發生於太陽剛剛落下地平線的時候,民用黃昏則是晚上太陽在地平線下6°的時刻。這個時候天空的顏色通常會劇烈的變化,日落的時候,西邊的雲彩可能呈現出橙色-紅色,而東邊可能保持藍色。
民用晨昏蒙影是晨昏蒙影的三種階段中最明亮的一種,被天空散射的自然光往往還十分充足,以至於大多數室外活動還並不需要人工照明。這個時候,我們肉眼只能看到少數亮度最高的天文星體。許多國家使用民用晨昏蒙影的概念來制定與航空,捕獵,車前燈和路燈有關的法律。

航海晨昏蒙影,指的是太陽在地平線下6-12°的時候,這個時間短天空的亮度比民用晨昏蒙影更低,戶外活動往往都開始需要人工照明了。同樣,也有著航海黎明和航海黃昏兩個相對應的概念,分別是早上和晚上太陽在地平線下12°的時刻。這個概念起源於航海時代,水手通過星星來確定方位和航向。航海晨昏蒙影的時候,肉眼已經可以開始看到大多數星星(當然是在海上沒有光污染的地方,現在城市裡大多數深夜都看不到幾顆星星)。這個概念除了對於海上航行很重要,通常在軍隊中往往也會被使用。比如美國軍隊就會使用航海晨昏蒙影(Nautical twilight):BMNT,begin morning nautical twilight和EENT,end evening nautical twilight,來計劃軍事行動。

天文晨昏蒙影,指的是太陽在地平線下12-18°的時候。天文黎明和天文黃昏則是太陽在地平線下18°的時刻。在天文黎明之前,天空是絕對黑暗的,在天文黃昏之前,天空就不再有任何散射光了。任何可以被肉眼觀測到的星體都可以在天文黎明之前和天文黃昏之前被肉眼觀測到,不再受太陽光的影響。

回到題目,我們平時在城市裡大概都不怎麼用的上,畢竟現在車前燈往往都是自動開,城市裡樓房也很高,往往還沒日落道路就都已經在陰影里了。而城市晚上燈光也都非常明亮,哪怕到了夜裡,基本也看不到幾顆星星。所以具體概念的時候,大概在你需要使用的時候自然就知道了。比如到了海上,比如到了野外觀測星星。

這是nasa在太空中拍攝的照片,可以看出有直射光與絕對黑暗中間的那一段過度。

再補充一個對於攝影愛好者來說的一個實用處:我們常說的攝影黃金時刻和藍色時刻也是與晨昏蒙影息息相關的。

黃金時刻指的太陽在6°和-4°之間而藍色時刻則是太陽在-4°和-6°之間。黃金時刻,由於這個時候光線的特質,陽光呈現出橙色溫暖的色調,並且非常柔和,漫反射以至於光影之間的對比不會過於強烈,不管是人像攝影還是風光攝影,都非常棒。
藍色時刻,天空呈現出冷色調,同時飽和度很高(也就是很好看的藍色),這個時候由於車燈和路燈往往都亮了,與月亮的亮度恰好達成了平衡,特別適合城市攝影。
黃金時刻和藍色時刻都與民用晨昏蒙影相重疊,所以如果要攝影,一定利用好民用晨昏蒙影


這三種的最大區別就是精度和計算方式的區別。可以參考航海天文歷。


天文里不僅有地球還有天球,天球就是一個假想的球,以地球為中心(地球看成一個點),所有天體都分布在球面上,無論距離地球遠近。觀測者站立的地方,頭頂正對天球的天頂點,腳下正對天底點,你把你的眼睛正視前方,水平轉三百六十度,目光在天球表面划出的圓就叫測者真地平圈。從天頂往下劃拉,叫天體高度,天頂高度為90度,天底為-90度,地平圈是零度。如果不考慮折射什麼的太陽位於地平圈就算落山了。而民用.航海,天文分界線分別為-6,-12,-18度。日出一樣。
至於平常,你不出海或者沒有特殊要求,民用的差不多了(其實我感覺三個都沒啥用,天文愛好者勿噴)
隨便找本天文書,都有,基本知識


主要取決於曙暮光的亮度。


一般來說,海拔高的地方,看到日出的時間更早,反之更晚。民航日出應該是最早的,航海日出應該是最晚的,天文日出最符合實際。


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