Nếu cho rằng thiên văn học là một khoa học lâu đời nhất và mặt trời mọc và lặn là những hiện tượng thiên nhiên hết sức căn bản, có thể bạn sẽ nghĩ rằng câu hỏi này đã được giải quyết nhiều thế kỷ trước. Hoàn toàn không phải vậy. Chúng ta sống trên một quả cầu đá bao quanh bởi không khí, điều này khiến cho việc chỉ ra chính xác thời điểm mặt trời mọc và lặn là rất khó khăn. Ví dụ, phần nào của mặt trời sẽ hé qua đường chân trời và đường chân trời nào: một bề mặt tưởng tượng phẳng hoàn hảo hay bề mặt có tính tới các điều kiện của địa phương như thung lũng và núi?
Hơn nữa, chúng ta chỉ có thể thấy mặt trời sau khi ánh sáng của nó đi xuyên qua khí quyển trái đất. Sự khúc xạ sau đó có nghĩa là mặt trời không thực sự ở nơi nó có vẻ như đang đứng. Mà hiệu ứng khúc xạ này lại thay đổi theo vĩ độ và các điều kiện thời tiết. Những nhà thiên văn học giỏi nhất cuối cùng đã chọn định nghĩa mặt trời mọc và lặn là thời điểm mà tâm mặt trời tạo thành một góc 90,83330 với thiên đỉnh, tức là điểm nằm ngay trên đầu người quan sát. Điều này đã loại trừ được vấn đề hóc búa trong việc xác định đường chân trời chuẩn nhưng tại sao góc đó không phải là đúng 900? Thứ nhất, trung bình trong vòng một năm, mặt trời dường như che phủ một vùng 0,533330 của bầu trời, vậy nên khoảng cách giữa tâm mặt trời và bờ của nó là khoảng một nửa số đó, tức là 0,266670. Thứ hai, khí quyển trái đất bẻ cong ánh sáng mặt trời trung bình khoảng 0,566660 và số này phải được cộng vào bán kính mặt trời để đảm bảo sự trùng khớp giữa bề ngoài và thực tế, tạo nên con số cuối cùng là 0,83330. Do đó, việc xác định thời điểm mặt trời mọc và lặn này có vẻ như là một sự chấp vá vụng về, đặt cơ sở trên trung bình năm và bỏ qua các điều kiện địa phương. Vậy nên, thời điểm mặt trời mọc và lặn không thể được dự báo chính xác cho bất kỳ địa phương nào (đặc biệt là ở các vĩ độ tương đối cao, nơi mà hiệu ứng khúc xạ khá mạnh) và các giá trị thông tin được đăng trên các tờ báo có thể trở thành sai chỉ trong vòng một vài phút sau khi đăng.
