這看起來很簡單但實際上是一個非常有趣的問題。你必須決定的第一件事是你對日出的定義。它是指當太陽的中心，還是頂部邊緣，抑或底部邊緣穿過地平線的時間？ 另外，你是把地平線視為海平面，還是考慮到你所在位置的地形？地球的大氣層也有影響，通過使光發生折射(或彎曲)，太陽會看起來比沒有大氣層時早/晚升起幾分鐘。
美國海軍天文臺對日出/日落的定義如下（在常見問題中）：
「日出和日落通常是指太陽盤的上邊緣在地平線上的時間，相對於感興趣的位置，這被認為是暢通無阻的。大氣條件被假定為平均值，並且位置在一個水平區域上地球的表面」。
當地球繞軸自轉時，天體似乎會上升和下降。位於赤緯零度（或直接「高於」地球赤道）的天體（見我們對赤經和赤緯的解釋）上升12小時，下降12小時。當太陽在赤緯零度（春分和秋分）時，它因此上升12小時，下降12小時。它的最高點(當它穿過子午線時)被定義為當地正午。
對於北半球的觀測者來說，天球赤道以北的天體上升時間超過12小時（以至於有些天體是繞極的，永遠不會落下）。天球赤道以南的天體上升時間不到12小時(有些從未上升)。在冬季(北半球)，太陽位於天球赤道以南，所以上升時間不超過12小時——確切的時間長度取決於太陽的具體的赤緯。當地正午仍然是它到達最高點的時間。
圖解：紐約州伊薩卡市上空的天體路徑圖（圖片來源：Cornell Astro201 page ）
因此，利用當地時間，理論上很容易確定日出時間。你可以先從一年中的某個時間計算赤緯。然後，計算該赤緯上的天體在天空中的停留時間，從而得出你在地球上的緯度。接著，從當地正午減去該時間的大約一半（請參閱第一段，為什麼要這樣做）以找出當地日出時間。
當然，我們不使用本地時間-我們有時區的概念，在這些時區中，時間被定義為與地球上的特定區域相同。僅在該時區的確切中心，時間才等於本地時間。因此，你還需要知道你的經度，以了解當地時間與手錶使用時間之間的時差。
實際比這更複雜，如果你想更詳細地了解，美國海軍天文臺有一些閱讀推薦。他們也有在線程序為你計算時間，操作十分簡便。
日落，是由於地球自轉而導致的太陽每天在地平線以下消失的現象。從赤道上看，春分和秋分時，太陽恰好在正西方落下。從中緯度看，當地的夏季太陽從北半球的西北方向落下，而從南半球的西南方向落下。
在天文學中，日落時間定義為太陽上邊緣消失在地平線以下的時刻。在地平線附近，大氣折射會使太陽光線扭曲到一定程度，以至於在觀察到日落時，太陽圓盤的幾何形狀已經在地平線以下約一個直徑。
圖解：大約在天文學的日落前一分鐘的太陽。
日落不同於暮光，後者分為三個階段，第一階段是民用暮光，它從太陽在地平線以下消失開始，一直持續到下降到地平線以下6度為止。第二階段是航海暮光，在地平線以下6至12度之間；第三階段是天文暮光，這是太陽處於地平線以下12至18度之間的時期。黃昏處於天文暮色的盡頭，是夜晚前最黑暗的暮光時刻。當太陽低於地平線18度，不再照亮天空時，就出現了夜。
圖解：金星伴月的美景，只能在日落時分看到。
在極晝或極夜持續24小時時，比北極圈更北和比南極圈更南的地方，至少有一天不會出現日落或日出。
日落會產生獨特的大氣條件，例如太陽和周圍天空經常呈強烈的橙色和紅色。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. astro–大臉喵
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