พระอาทิตย์ขึ้น

[thumb|300px|'''พระอาทิตย์ขึ้น'''เหนือ[มหาสมุทรแอตแลนติก มองผ่านเมฆเซียร์รัสที่ชายฝั่งเจอร์ซีย์ ณ เมืองสปริงเลค รัฐนิวเจอร์ซีย์ ประเทศสหรัฐอเมริกา]]

**พระอาทิตย์ขึ้น** (หรือ **สุริยคราส** (*sunup*) คือช่วงเวลาที่ขอบบนของดวงอาทิตย์ปรากฏขึ้นเหนือขอบฟ้าในช่วงเช้า ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ คำนี้ยังสามารถหมายถึงกระบวนการทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านขอบฟ้าในช่วงเช้าได้อีกด้วย

## ศัพท์เฉพาะ
แม้ดวงอาทิตย์จะดูเหมือน "ขึ้น" จากขอบฟ้า แท้จริงแล้วเป็นการเคลื่อนที่ของ*โลก*ที่ทำให้ดวงอาทิตย์ดูเหมือนเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ลวงตาของดวงอาทิตย์นี้เกิดจากการที่ผู้สังเกตอยู่ในกรอบอ้างอิงหมุน ซึ่งการรับรู้เช่นนี้นำไปสู่การสร้างเทพปกรณัมและศาสนาในวัฒนธรรมต่าง ๆ ตามแบบจำลองโลกเป็นศูนย์กลาง ซึ่งเป็นความเชื่อที่แพร่หลายจนกระทั่งนิโคลัส โคเปอร์นิคัส นักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ ได้เสนอแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางในคริสต์ศตวรรษที่ 16

บัคมินสเตอร์ ฟุลเลอร์ (Buckminster Fuller) สถาปนิกชาวอเมริกันเคยเสนอคำศัพท์ใหม่ว่า "sunsight" (การเห็นดวงอาทิตย์) และ "sunclipse" (การลับของดวงอาทิตย์) เพื่อสะท้อนแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางอย่างถูกต้องยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม คำเหล่านี้ยังไม่เป็นที่แพร่หลายในภาษาอังกฤษทั่วไป

ในเชิงดาราศาสตร์ พระอาทิตย์ขึ้นจะเกิดขึ้นเพียงชั่วขณะเดียว คือจังหวะที่ขอบบนของดวงอาทิตย์สัมผัสกับขอบฟ้า อย่างไรก็ตาม คำว่า *พระอาทิตย์ขึ้น* ในทางสามัญนิยมมักหมายถึงช่วงเวลาก่อนและหลังจุดนั้น ดังนี้:

* **[[แสงเงินแสงทอง]]** หรือ *Twilight* คือช่วงเวลาก่อนพระอาทิตย์ขึ้นที่ท้องฟ้าเริ่มสว่างแต่ดวงอาทิตย์ยังไม่ปรากฏ ซึ่งจุดเริ่มต้นของแสงเงินแสงทองในช่วงเช้าเรียกว่า *รุ่งอรุณทางดาราศาสตร์* (astronomical dawn) ***ช่วงเวลาหลังพระอาทิตย์ขึ้น** ที่ยังสามารถเห็นสีสันที่โดดเด่นและปรากฏการณ์ทางชั้นบรรยากาศได้ เช่น แสงสีส้มและชมพูบนก้อนเมฆ โดยแสงพลบพลางแบบพลเรือน (civil twilight) จะสว่างที่สุด ในขณะที่แสงพลบแบบดาราศาสตร์ (astronomical twilight) จะมืดที่สุด

## การวัดผล
### มุมกับขอบฟ้า
[thumb|300x300px|แผนภาพของดวงอาทิตย์ขณะเกิด[รุ่งเช้าเทียม (หรือพลบค่ำเทียม) แสดงผลของการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศ]] ช่วงของการเกิดพระอาทิตย์ขึ้นที่เรียกว่า รุ่งเช้าเทียม (*false sunrise*) จะเกิดขึ้น *ก่อน* ดวงอาทิตย์จะขึ้นถึงขอบฟ้าจริง ๆ เนื่องจากบรรยากาศโลกจะหักเหภาพของดวงอาทิตย์ ที่ขอบฟ้า ปริมาณเฉลี่ยของการหักเหของแสงอยู่ที่ 34 ลิปดา แม้ปริมาณนี้จะแปรผันได้ตามสภาพบรรยากาศก็ตาม

นอกจากนี้ ไม่เหมือนกับการวัดทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ พระอาทิตย์ขึ้นจะถือว่าเกิดขึ้นเมื่อ “ขอบบน” ของดวงอาทิตย์ (ไม่ใช่จุดศูนย์กลาง) ปรากฏให้เห็นพาดผ่านขอบฟ้า โดยรัศมีปรากฏของดวงอาทิตย์เมื่ออยู่ที่ขอบฟ้าจะมีขนาด 16 ลิปดา

เมื่อรวมมุมทั้งสองเข้าด้วยกัน จะกำหนดว่า “พระอาทิตย์ขึ้น” เกิดขึ้นเมื่อศูนย์กลางของดวงอาทิตย์อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า 50 ลิปดา หรืออยู่ที่ 90.83° จากจุดสุดยอดฟ้า (zenith)

### เวลาของวัน
 [thumb|เวลาเกิดพระอาทิตย์ขึ้นในปี ค.ศ. 2008 สำหรับ[ลิบริวิล กาบอง ใกล้เส้นศูนย์สูตร การเปลี่ยนแปลงของเวลาพระอาทิตย์ขึ้นถูกกำหนดโดยการแปรผันของสมการเวลา]] เวลาเกิดพระอาทิตย์ขึ้นจะเปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งปี และยังได้รับผลกระทบจากละติจูดและลองจิจูดของผู้สังเกต ระดับความสูง และเขตเวลา การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากความเอียงของแกนโลก การหมุนรอบตัวเองของโลก การโคจรรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรทรงรีประจำปี และการที่โลกและดวงจันทร์โคจรรอบกันและกัน อะนาเลมมา (analemma) สามารถใช้ประมาณเวลาเกิดพระอาทิตย์ขึ้นได้โดยคร่าว

ในช่วงปลายฤดูหนาวและฤดูใบไม้ผลิ สำหรับละติจูดเขตอบอุ่น พระอาทิตย์จะขึ้นเร็วขึ้นในแต่ละวัน โดยจะขึ้นเร็วที่สุดไม่นานก่อนครีษมายัน (summer solstice) แต่วันดังกล่าวจะแตกต่างกันไปตามละติจูด หลังจากจุดนั้น เวลาพระอาทิตย์ขึ้นจะเริ่มช้าลงเรื่อย ๆ โดยจะขึ้นช้าที่สุดไม่นานหลังจากเหมายัน (winter solstice) ทั้งนี้ก็ขึ้นกับละติจูดเช่นกัน ความคลาดเคลื่อนระหว่างวันที่ของอายัน (solstice) กับวันที่พระอาทิตย์ขึ้นเร็วที่สุดหรือช้าที่สุดเกิดจากความรีของวงโคจรโลก และความเอียงของแกนโลก โดยสามารถอธิบายได้ด้วยอะนาเลมมา ซึ่งใช้ในการทำนายได้

การแปรผันของการหักเหแสงในบรรยากาศสามารถเปลี่ยนเวลาเกิดพระอาทิตย์ขึ้นได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งปรากฏของดวงอาทิตย์ ใกล้ขั้วโลก การเปลี่ยนแปลงของเวลาในแต่ละวันจะรุนแรงมาก เพราะดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่ผ่านขอบฟ้าที่มุมเอียงต่ำมาก จึงใช้เวลานานกว่าจะขึ้นพ้นขอบฟ้า

เมื่อคำนึงถึงการหักเหของแสงในบรรยากาศและวัดจากขอบด้านหน้าของดวงอาทิตย์ จะทำให้ความยาวเฉลี่ยของเวลากลางวันยาวกว่ากลางคืนเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สมการพระอาทิตย์ขึ้น (sunrise equation) ที่ใช้คำนวณเวลาเกิดพระอาทิตย์ขึ้นและตก จะใช้ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ในการคำนวณโดยไม่คำนึงถึงการหักเหของแสงหรือขนาดเชิงมุมของดวงอาทิตย์

### ตำแหน่งบนขอบฟ้า
 [thumb|วิดีโอไทม์แลปส์ช่วงพลบค่ำจนถึงพระอาทิตย์ขึ้นใน[เยอวิก ประเทศนอร์เวย์ เดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2021]] เมื่อไม่คำนึงถึงการหักเหของแสงและขนาดของดวงอาทิตย์ พระอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือในซีกโลกเหนือระหว่างวิษุวัตมีนาคมถึงวิษุวัตกันยายน และขึ้นทางตะวันออกเฉียงใต้ระหว่างวิษุวัตกันยายนถึงวิษุวัตมีนาคม พระอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออกพอดีในวันวิษุวัตมีนาคมและกันยายนสำหรับผู้สังเกตบนโลกทุกคน การคำนวณมุมอะซิมัท (azimuth) ของพระอาทิตย์ขึ้นในวันอื่น ๆ มีความซับซ้อน แต่สามารถประมาณได้แม่นยำพอสมควรโดยใช้อะนาเลมมา

ภาพทางด้านขวาคำนวณโดยใช้สูตรเรขาคณิตทางดาราศาสตร์อ้างอิงจากงานวิจัย โดยกระบวนการมีดังนี้:

* สำหรับละติจูดและวันที่ที่กำหนด ให้คำนวณค่าความเบี่ยงเบน (declination) ของดวงอาทิตย์ โดยใช้ลองจิจูด 0° และเวลาเที่ยงสุริยะ
* คำนวณมุมชั่วโมงพระอาทิตย์ขึ้น (sunrise hour angle) ด้วยสมการพระอาทิตย์ขึ้น
* คำนวณเวลาพระอาทิตย์ขึ้น ซึ่งคือเวลาเที่ยงสุริยะลบด้วยมุมชั่วโมงพระอาทิตย์ขึ้น (แปลงเป็นชั่วโมงโดยหารด้วย 15)
* ใช้เวลาพระอาทิตย์ขึ้นเป็นอินพุตให้กับสูตรเรขาคณิตดวงอาทิตย์เพื่อให้ได้มุมอะซิมัทของดวงอาทิตย์ในช่วงพระอาทิตย์ขึ้น

#### สมมาตรระหว่างซีกโลก
ลักษณะที่น่าสนใจอย่างหนึ่งของภาพทางด้านขวาคือความสมมาตรระหว่างซีกโลกในบริเวณที่เกิดพระอาทิตย์ขึ้นและตกในแต่ละวันจริง

ความสมมาตรนี้จะเห็นชัดเจนขึ้นหากนำความสัมพันธ์ระหว่างซีกโลกในสมการพระอาทิตย์ขึ้นไปประยุกต์กับองค์ประกอบ x และ y ของเวกเตอร์แสงอาทิตย์ตามอ้างอิงในงานวิจัย

## ลักษณะที่ปรากฏ
### สี

[thumb|พระอาทิตย์ขึ้นใน[ลิสบอน มองจากเครื่องบิน สังเกตเห็นการหักเหของแสงจากบรรยากาศและเมฆ|left]]

โมเลกุลของอากาศและอนุภาคแขวนลอยในอากาศจะกระเจิงแสงสีขาวของดวงอาทิตย์ในขณะที่แสงผ่านชั้นบรรยากาศของโลก โดยเกิดจากการรวมกันของการกระเจิงเรย์ลี (Rayleigh scattering) และการกระเจิงมี (Mie scattering)

เมื่อรังสีแสงสีขาวของดวงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศมายังผู้สังเกต สีบางส่วนจะถูกกระเจิงออกจากลำแสงโดยโมเลกุลของอากาศและอนุภาคแขวนลอยในอากาศ ทำให้สีของลำแสงที่ผู้ชมมองเห็นเปลี่ยนไป เนื่องจากองค์ประกอบคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า เช่น สีน้ำเงินและสีเขียว ถูกกระเจิงได้มากกว่า สีเหล่านี้จึงถูกดึงออกจากลำแสงไปก่อน

ในช่วงพระอาทิตย์ขึ้นและตก เมื่อเส้นทางของแสงผ่านบรรยากาศยาวขึ้น สีสั้นอย่างน้ำเงินและเขียวจะถูกลบออกเกือบหมด เหลือแต่สีคลื่นยาวอย่างส้มและแดงที่ปรากฏให้เห็น แสงสีแดงที่ยังเหลืออาจถูกกระเจิงโดยหยดน้ำในเมฆและอนุภาคขนาดใหญ่ ทำให้ขอบฟ้าเรืองแสงเป็นสีแดงและส้ม การลบสีคลื่นสั้นนี้เกิดจากการกระเจิงเรย์ลีของโมเลกุลอากาศและอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น (น้อยกว่า 50 นาโนเมตร)

การกระเจิงโดยหยดน้ำในเมฆและอนุภาคที่มีขนาดใกล้เคียงหรือใหญ่กว่าความยาวคลื่นของแสงอาทิตย์ (มากกว่า 600 นาโนเมตร) เป็นผลของการกระเจิงมี (Mie scattering) ซึ่งไม่ได้ขึ้นกับความยาวคลื่นมากนัก การกระเจิงมีเป็นสาเหตุของแสงกระเจิงจากเมฆ และยังทำให้เกิดปรากฏการณ์รัศมีสีขาวรอบดวงอาทิตย์ในตอนกลางวัน (เกิดจากการกระเจิงไปข้างหน้า)

สีของพระอาทิตย์ตกมักสว่างสดใสกว่าพระอาทิตย์ขึ้น เพราะอากาศในช่วงเย็นมีอนุภาคมากกว่าช่วงเช้า เถ้าจากการระเบิดของภูเขาไฟที่ลอยอยู่ในโทรโพสเฟียร์มักทำให้สีของพระอาทิตย์ขึ้นและตกจางลง ในขณะที่เถ้าที่ลอยสูงขึ้นไปในสตราโตสเฟียร์ในรูปของกลุ่มละอองกรดซัลฟิวริกขนาดเล็ก อาจทำให้เกิดสีสวยงามหลังพระอาทิตย์ตกเรียกว่า afterglow หรือก่อนพระอาทิตย์ขึ้น การระเบิดหลายครั้ง เช่น ภูเขาไฟปินาตูโบในปี 1991 และ ภูเขาไฟกรากะตัวในปี 1883 ได้พ่นกรดซัลฟิวริกขึ้นสู่สตราโตสเฟียร์สูงมากพอที่จะทำให้เกิดแสงเรืองหลังพระอาทิตย์ตกและก่อนพระอาทิตย์ขึ้นที่สวยงามทั่วโลก

### ภาพลวงตาและปรากฏการณ์อื่น ๆ
[thumb|right|นี่คือ ''[พระอาทิตย์ขึ้นหลอก'' ซึ่งเป็นพระอาทิตย์จำแลงชนิดหนึ่ง]]

* การหักเหของแสงในบรรยากาศ ทำให้เราสามารถเห็นดวงอาทิตย์ขณะยังอยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า
* แสงจากขอบล่างของดวงอาทิตย์จะถูกหักเหมากกว่าขอบบน ทำให้ความสูงของดวงอาทิตย์ที่เห็นใกล้ขอบฟ้าลดลง ความกว้างไม่ได้เปลี่ยน จึงทำให้ดวงอาทิตย์ดูแบน
* ดวงอาทิตย์ดูใหญ่ขึ้นในขณะพระอาทิตย์ขึ้นกว่าตอนที่อยู่สูงบนฟ้า ซึ่งคล้ายกับภาพลวงตาของดวงจันทร์
* ดวงอาทิตย์ดูเหมือนลอยขึ้นและโคจรรอบโลก แต่จริง ๆ แล้วโลกเป็นฝ่ายหมุน โดยดวงอาทิตย์ยังอยู่กับที่ ภาพลวงตานี้เกิดจากการที่ผู้สังเกตอยู่ในกรอบอ้างอิงหมุน
* บางครั้งก่อนพระอาทิตย์ขึ้นหรือหลังพระอาทิตย์ตก จะเห็นพระอาทิตย์ขึ้นหลอก ซึ่งเป็นพระอาทิตย์จำแลงชนิดพิเศษ และเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์รัศมีแสง
* บางครั้งก่อนพระอาทิตย์ขึ้นหรือหลังพระอาทิตย์ตก จะเห็นแสงเขียว ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่จุดสีเขียวจะปรากฏเหนือดวงอาทิตย์ในช่วงเวลาสั้น ๆ

## ดูเพิ่ม
* แอนาเล็มมา
* ย่ำรุ่ง
* วัน
* กลางวัน
* พลบค่ำ
* เงาโลก มองเห็นได้ตอนพระอาทิตย์ขึ้น
* พระอาทิตย์ขึ้นแรก
* ชั่วโมงทอง (การถ่ายภาพ)
* การขึ้นแบบเฮลิแอก
* เที่ยงวัน
* ท้องฟ้าสีแดงยามเช้า
* สมการพระอาทิตย์ขึ้น
* พระอาทิตย์ตก

## อ้างอิง

## แหล่งข้อมูลอื่น

* Full physical explanation of sky color, in simple terms
* An Excel workbook with VBA functions for sunrise, sunset, solar noon, twilight (dawn and dusk), and solar position (azimuth and elevation)
* Sun data for various cities

หมวดหมู่:บทความที่มีคลิปวิดีโอ
หมวดหมู่:เหตุการณ์ประจำวัน
หมวดหมู่:ช่วงเช้า
หมวดหมู่:ปรากฏการณ์บนโลก
หมวดหมู่:ส่วนต่างๆ ของวัน
หมวดหมู่:ปรากฏการณ์สุริยะ