なぜ、日の出の時刻は一年を通して変化するのでしょうか？
太陽は地平線から「昇る」ように見えるが、実は地球の運動が太陽を出現させているのなのだ。太陽が動いているように見えるのは、地球を観測している人が回転している基準枠の中にいるからなのだ。このように動いているように見えることから、16世紀に天文学者ニコラウス・コペルニクスが天動説を唱えるまで、多くの文化で地動説に基づく神話や宗教が成立してきました。
天文学的には、日の出は太陽の上縁が水平線に接するように見える瞬間という、ほんの一瞬の出来事なのだ。しかし、日の出という言葉は、その前後の時間を指すのが一般的である：
朝、空は明るくなっているが、太陽はまだ見えていない時間帯を「薄明」という。朝の薄明かりの始まりを天文学的夜明けという。
太陽が昇ってから、まだ印象的な色や大気の効果が見られる時間帯。
日の出のタイミングは1年を通して変化し、見る人の緯度・経度、高度、時間帯にも影響される。このような変化は、地球の軸の傾き、地球の自転、太陽の周りを回る楕円軌道の移動、地球と月の一対の公転によって引き起こされる。アナレンマは、日の出の時刻をおおよそ予測するのに利用できる。
冬の終わりから春にかけて、温帯緯度から見た日の出の時刻は日に日に早くなり、緯度によって異なるが、夏至付近で最も早くなる。その後、日の出の時刻は日に日に遅くなり、冬至のころに最も遅くなります。夏至と日の出の時刻のずれは、地球の公転軌道の偏心と地軸の傾きによって生じ、これをアナレンマと呼びます。
大気の屈折の変動は、見かけの位置を変えることで日の出の時刻を変えることができるのだ。極地の近くでは、太陽が地平線を横切る角度が非常に浅いため、日の出が遅くなり、時刻の変化が大きくなる。
大気の屈折を考慮し、最先端から測定すると、夜に対する昼の平均時間がわずかに長くなる。しかし、日の出や日の入りの時刻を導き出すために用いられる日の出方程式は、太陽の物理的中心を計算対象としており、大気の屈折や太陽盤が描く非ゼロ角は無視される。
日の出のタイミングは一年を通して変化し、見る人の緯度・経度、高度、時間帯にも影響されるのだ。これらの変化は、地球の軸の傾き、毎日の自転、太陽の周りを回る楕円軌道の移動、地球と月の対の公転によってもたらされるのだ。