A luz se propaga mais rápido no ar mais rarefeito ou no ar mais denso? O que essa diferença de rapidez de propagação tem a ver com a duração do dia?

Vamos pensar. No ar rarefeito temos menos moléculas para se opor ao caminho da luz. No ar mais denso, tenho mais moléculas para ficar na frente da luz, e com esses choques a luz acaba ficando mais lenta. Assim, no ar rarefeito, como temos menos coisas pra ficar no caminho da luz, ela é mais rápida.

Agora, vamos pra segunda parte da pergunta, mas tem algo que tem que saber pra responder essa parte. A atmosfera é mais rarefeita no topo dela e mais densa no fundo. Eu sei, como você deveria saber disso? Eu também não sabia, sinceramente. Mas agora que sabemos, vamos a pergunta.

Se a atmosfera é mais rarefeita no topo e mais densa no fundo, a luz quer percorrer um caminho mais longo na parte rarefeita onde é mais rápida pra só depois ir pra parte densa, onde é mais rápido. Isso faz com que a luz faça uma espécie de desvio, como vimos no prisma e assim, o sol parece estar em uma posição acima do que realmente está, nos dando mais tempo de luz.