Auringonnousu

Vuodenajan ja sijainnin vaikutus

Auringonnousun ajankohta riippuu vuodenajasta, havaintopaikan maantieteellisestä sijainnista (leveyspiiri eli latitudi, pituuspiiri eli longitudi). Päivänpituuden ja siten nousuaikojen vaihtelu vuodenajan mukaan johtuu maan pyörimisakselin kallistumisesta kiertorataansa nähden ja maan sijainnista kiertoradallaan auringon ympäri. Maan pyörimisakselin kaltevuuskulma on noin 23°26'.

Talvipäivänseisaus

Talvipäivänseisauksen aikana 21. joulukuuta Auringon keskipiste ei nouse horisontin yläpuolelle pohjoisella napapiirillä, joka on leveyspiirillä 66°34’ N.

Kesäpäivänseisaus

Vastaavasti kesäpäivänseisauksen aikana 21. kesäkuuta Auringon keskipiste ei laske horisontin alapuolelle pohjoisella napapiirillä.
Aurinko on kauimpana pohjoisessa Kravun kääntöpiirillä, 23°26' N. Tällöin päivä on pisimmillään ja auringonnousu aikaisimmillaan. Samalla auringon sijaintikulma pohjoisnavalla on keskipäivällä suorimmillaan: 23°26'.

Kevät- ja syyspäiväntasaukset

Kevät- ja syyspäivänpäiväntasausten aikana Aurinko paistaa kohtisuoraan (zeniitissä) päiväntasaajalla. Valoisan alueen raja kulkee tällöin napojen kautta, yö ja päivä ovat samanpituiset keskenään (12 h) ja yhtä pitkät kaikkialla, kun nousu- ja laskuaikoja tarkastellaan Auringon keskipisteen mukaan. Kevätpäiväntasauksessa Aurinko siirtyy näennäisesti päiväntasaajan yli pohjoiselle pallonpuoliskolle, jolloin päivä pitenee ja auringonnousu aikaistuu aina kesäpäivänseisaukseen asti. Samaan aikaan eteläinen pallonpuolisko kääntyy talvipuolelle päivän vastaavasti lyhetessä. Pohjoisnavalla Aurinko nousee ensimmäisen kerran puoli vuotta kestäneen yön jälkeen kevätpäiväntasauksen aikaan, jolloin alkaa puoli vuotta kestävä päivä. Päivän pidetessä kesää kohti yöttömän yön raja siirtyy etelämmäksi ja on eteläisimmillään kesäpäivänseisauksen aikaan napapiirillä asti.

Normaaliaika ja paikallisaika

Suomen normaaliaika on UTC +2.00.
Aurinko siirtyy tunnissa 15° länteen. Kahden samalla leveyspiirillä sijaitsevan paikan nousuaikojen ero saadaan suoraan pituuspiirien (longitudien) erosta: aurinko nousee tuntia aiemmin 15° idempänä olevassa paikassa. Aikavyöhykkeet vastaavat maantieteellisen sijainnin mukaisia paikallisaikoja vain pituuspiireillä, jotka ovat 15° kulman monikertoja: esimerkiksi Suomen aikavyöhykettä UTC+2 vastaa pituuspiiri 30°. Se on maan itäisissä osissa. Pituuspiirin 30° länsipuolisilla alueilla aurinko nousee normaaliaikaan nähden "liian myöhään".
Aikavyöhykkeellä UTC+12 aurinko nousee samaan aikaan kuin aikavyöhykkeellä UTC-12, mutta edellisellä on jo seuraava päivä. Päivämääräraja on siis likimain 180° itään tai länteen Greenwichistä.

Ilmakehän vaikutus

Auringonvalo ei kulje ilmakehän läpi suoraviivaisesti. Aurinko ei siis ole todellisuudessa siinä suunnassa, mistä sen valo näyttää tulevan. Valo taittuu voimakkaimmin, kun Aurinko on lähellä horisonttia, siis juuri auringonnousun ja -laskun aikoihin. Valon taittumista eli refraktiota aiheuttavat ilmakehän tiheyserot, joihin vaikuttavat sääilmiöt kuten kosteus, lämpötila ja ilmanpaine. Merkittävin tiheysero syntyy korkeuseroista - tiheys pienenee korkeuden mukana.
Refraktion vuoksi aurinko vaikuttaa olevan enimmillään noin 0,5° korkeammalla kuin se todellisuudessa on. Tämä on likimain saman verran kuin Auringon läpimitta. Ilmiö vaikuttaa suoraan auringonnousu- ja laskuaikoihin.
Ilmakehän refraktion vaikutuksesta Aurinko näyttää toisinaan litistyneeltä lähellä horisonttia.
Auringonnousun aikoihin taivaalla näkyy usein aamurusko.

Analemma

Maan kiertorata on ellipsin muotoinen, mistä johtuen maan etäisyys auringosta ei ole vakio eikä vastaavasti kiertonopeuskaan ole vakio ympäri vuoden. Kiertoradan epäkeskeisyydestä ja kiertonopeuden vaihtelusta seuraa, että Aurinko joko "edistää" tai "jätättää" viralliseen kellonaikaan verrattuna. Mikäli Auringon sijainti kuvattaisiin samassa paikassa päivittäin keskipäivällä, syntyisi pisteet yhdistämällä kahdeksikkoa muistuttava analemmaksi kutsuttu kuvio. Ilmiö aikaistaa tai viivästyttää auringonnousuaikaa enimmillään noin 15 minuuttia. Käytännössä tämä havaitaan Suomessa siitä, että vuodenvaihteessa päivät näyttävät pitenevän nopeammin iltapuolesta kuin aamusta. Tällöin keskipäivän hetki samoin kuin auringonnousu on siirtynyt keskimääräistä myöhemmäksi.