Gambar rajah Matahari pada waktu matahari terbit, menunjukkan kesan pembiasan atmosfera.

Sudut

Matahari terbit berlaku sebelum matahari sebenarnya sampai ke ufuk kerana imej Matahari dibiaskan oleh atmosfera Bumi. Di kaki langit, jumlah purata pembiasan adalah 34 arka-minit, walaupun jumlah ini berbeza-beza mengikut keadaan atmosfera.[1]

Juga, tidak seperti kebanyakan ukuran matahari lain, matahari terbit berlaku apabila sisi atas Matahari, dan bukan pusatnya, kelihatan melintasi ufuk. Jejari ketara Matahari di ufuk adalah 16 arka-minit.[1]

Kedua-dua sudut ini bergabung untuk menentukan matahari terbit berlaku apabila pusat Matahari 50 arka-minit di bawah ufuk, atau 90.83° dari zenith.[1]

Masa dalam hari

Matahari terbit di barat Amerika Syarikat. ISS mengorbit bumi pada kira-kira 92 minit maka anak-anak kapal mengalami 16 matahari terbit dan matahari terbenam setiap hari. Di sini, stesen itu belum lagi melewati penamat, jadi tanah di bawah berada di dalam kegelapan.

Masa matahari terbit berbeza sepanjang tahun dan juga dipengaruhi oleh longitud dan latitud, ketinggian, dan zon masa pemerhati. Perubahan ini didorong oleh kecondongan paksi Bumi, putaran harian bumi, pergerakan planet dalam orbit elips tahunan mengelilingi Matahari, dan peredaran Bumi dan Bulan berpasangan mengelilingi antara satu sama lain. Analemma boleh digunakan untuk membuat ramalan anggaran matahari akan terbit.

Masa matahari terbit pada tahun 2008 untuk Libreville, Gabon. Berhampiran khatulistiwa, perubahan masa matahari terbit adalah sebahagian besarnya dikawal oleh perubahan persamaan masa. Lihat di sini untuk carta matahari terbit daripada lokasi yang berbeza.

Di akhir musim sejuk dan musim bunga, matahari terbit seperti yang dilihat dari latitud sederhana berlaku lebih awal setiap hari, mencapai masa paling awal berhampiran solstis musim panas; walaupun tarikh sebenar berbeza mengikut latitud. Selepas itu, masa matahari terbit semakin lewat setiap hari, sampai yang paling lewat kadang-kadang sekitar solstis musim sejuk. Ofset antara tarikh solstis dan masa matahari terbit yang paling awal atau paling lewat adalah disebabkan oleh kesipian orbit Bumi dan kecondongan paksinya, dan digambarkan dengan analemma, yang boleh digunakan untuk meramalkan tarikh.

Variasi dalam pembiasan atmosfera boleh mengubah masa matahari terbit dengan menukar kedudukan ketaranya. Berhampiran kutub, perubahan masa sehari dibesar-besarkan, kerana Matahari melintasi kaki langit pada sudut yang amat tipis dan dengan itu meningkat lebih perlahan.[1]

Dengan mengambil kira pembiasan atmosfera dan diukur dari pinggir atas mencatatkan sedikit peningkatan tempoh purata siang berbanding dengan malam. Persamaan matahari terbit, walau bagaimanapun, digunakan untuk memperolehi masa matahari terbit dan matahari terbenam, menggunakan pusat fizikal Matahari untuk pengiraan, dengan mengabaikan pembiasan atmosfera dan sudut bukan sifar tercangkum oleh cakera matahari.

Lokasi di kaki langit

Dengan mengabaikan kesan pembiasan dan saiz bukan sifar Matahari, apabila matahari terbit berlaku, di kawasan-kawasan beriklim sederhana ia sentiasa dalam sukuan timur laut dari ekuinoks Mac ke ekuinoks September dan dalam sukuan tenggara dari ekuinoks September ke ekuinoks Mac.[4] Matahari terbit berlaku kira-kira di timur disebabkan pada bulan Mac dan September ekuinoks berlaku untuk semua pemerhati di Bumi.[5] Pengiraan azimuth matahari terbit yang tepat pada tarikh lain adalah kompleks, tetapi mereka boleh dianggarkan dengan ketepatan yang munasabah dengan menggunakan analemma.