Intensitas Matahari vs. Sudut

Intensitas matahari mengacu pada jumlah energi matahari yang masuk, atau radiasi, yang mencapai permukaan bumi. Sudut di mana sinar matahari menabrak bumi menentukan intensitas ini. Sudut matahari - dan karenanya intensitasnya - sangat bervariasi tergantung pada lokasi geografis tempat tertentu, waktu dalam setahun, dan waktu dalam sehari.

Sudut yang dibentuk oleh sinar matahari yang mengenai bumi secara teknis dikenal sebagai sudut datang. Sinar yang mengenai permukaan planet dari atas langsung -- yaitu, pada sudut 90 derajat yang diukur dari cakrawala -- adalah yang paling intens. Di sebagian besar waktu dan lokasi, matahari membentuk sudut dengan cakrawala kurang dari 90 derajat -- yaitu, biasanya matahari duduk lebih rendah di langit.

Semakin kecil sudutnya, semakin besar luas permukaan tempat sinar matahari menyebar. Efek ini mengurangi intensitas matahari di satu tempat. Misalnya, pada sudut datang 45 derajat, radiasi matahari mencakup area 40 persen lebih besar dan 30 persen kurang intens daripada pada sudut datang maksimum 90 derajat.

Hanya lokasi yang terletak di sepanjang satu garis lintang di permukaan Bumi yang dapat menerima sinar matahari pada sudut 90 derajat pada hari tertentu. Semua tempat lain menerima sinar matahari pada intensitas yang lebih rendah. Secara umum, sinar matahari paling intens di khatulistiwa dan paling sedikit di kutub. Pada basis tahunan rata-rata, daerah utara Lingkaran Arktik hanya menerima sekitar 40 persen lebih banyak radiasi matahari sebagai daerah khatulistiwa.

Fluktuasi intensitas dan durasi energi matahari di suatu daerah menentukan musim di daerah tersebut. Fluktuasi ini ditentukan oleh cara Bumi dimiringkan pada porosnya. Sehubungan dengan bidang rotasi mengelilingi matahari, Bumi miring pada sudut 23,5 derajat, yang berarti bahwa pada titik-titik tertentu selama orbitnya, Belahan Bumi Utara menghadap matahari lebih banyak daripada Belahan Bumi Selatan, dan sebaliknya sebaliknya. Misalnya, pada titik balik matahari musim panas, Belahan Bumi Utara menghadap matahari pada kemiringan maksimum, sehingga sinar matahari mengenai garis lintang 23,5 derajat utara -- Tropic of Cancer -- pada sudut 90 derajat.

Belahan mana pun yang miring lebih jauh ke arah matahari menerima persentase radiasi matahari yang lebih besar daripada belahan bumi yang berlawanan. Belahan bumi yang pertama mengalami musim panas saat ini, sedangkan yang kedua mengalami musim dingin. Di belahan bumi yang mengalami musim panas, matahari terbit lebih tinggi di langit dan lebih intens; sinarnya menghantam tanah pada sudut yang lebih tinggi daripada di belahan bumi yang mengalami musim dingin. Ini menjelaskan mengapa risiko terbakar sinar matahari paling besar di musim panas. Ini juga menjelaskan mengapa suhu terpanas di musim panas, karena matahari memberikan energi panas.

Terlepas dari garis lintang atau waktu dalam setahun, sudut matahari mencapai paling dekat dengan 90 derajat -- dan karena itu paling intens -- pada titik tengah hari: siang. Pada saat ini, matahari dikatakan telah mencapai puncaknya, atau titik tertingginya. Selama waktu musim panas, matahari berada pada sudut terbesarnya dan paling intens pada pukul 1 siang, karena offset satu jam buatan manusia dari waktu matahari sebenarnya.