Intensiteit van de zon vs. Hoek

De intensiteit van de zon verwijst naar de hoeveelheid binnenkomende zonne-energie, of straling, die het aardoppervlak bereikt. De hoek waaronder de stralen van de zon de aarde raken, bepaalt deze intensiteit. De hoek van de zon - en dus de intensiteit - varieert aanzienlijk, afhankelijk van de geografische locatie van een bepaalde plek, de tijd van het jaar en het tijdstip van de dag.

De hoek gevormd door zonnestralen die de aarde raken, staat technisch bekend als de invalshoek. Stralen die rechtstreeks boven het oppervlak van de planeet vallen - dat wil zeggen, in een hoek van 90 graden gemeten vanaf de horizon - zijn het meest intens. Op de meeste tijden en locaties vormt de zon een hoek met de horizon van minder dan 90 graden - dat wil zeggen, meestal staat de zon lager aan de hemel.

Hoe kleiner de hoek, hoe groter het oppervlak waarover de zonnestralen zich verspreiden. Dit effect vermindert de intensiteit van de zon op elke plek. Bijvoorbeeld, bij een invalshoek van 45 graden bestrijkt zonnestraling een 40 procent groter gebied en is 30 procent minder intens dan bij de maximale invalshoek van 90 graden.

Alleen locaties die langs één breedtegraad op het aardoppervlak liggen, kunnen op een bepaalde dag zonlicht ontvangen in een hoek van 90 graden. Alle andere plaatsen ontvangen zonlicht met een lagere intensiteit. Over het algemeen zijn de zonnestralen het meest intens aan de evenaar en het minst intens aan de polen. Op een gemiddelde jaarbasis ontvangen gebieden ten noorden van de poolcirkel slechts ongeveer 40 procent zoveel zonnestraling als equatoriale gebieden.

Schommelingen in de intensiteit en duur van zonne-energie in een bepaald gebied bepalen de seizoenen van dat gebied. Deze fluctuaties worden bepaald door de manier waarop de aarde om zijn as wordt gekanteld. Ten opzichte van het rotatievlak rond de zon, helt de aarde in een hoek van 23,5 graden, wat betekent dat at bepaalde punten tijdens zijn baan, is het noordelijk halfrond meer naar de zon gericht dan het zuidelijk halfrond, en vice omgekeerd. Tijdens de zomerzonnewende staat het noordelijk halfrond bijvoorbeeld met maximale helling naar de zon gericht, zodat de zonnestralen op 23,5 graden noorderbreedte vallen - de Kreeftskeerkring - in een hoek van 90 graden.

Welk halfrond ook verder naar de zon kantelt, ontvangt een groter percentage zonnestraling dan het tegenovergestelde halfrond. Het voormalige halfrond ervaart op dit moment de zomer, terwijl het laatste de winter ervaart. Op het halfrond dat de zomer ervaart, komt de zon hoger aan de hemel en is intenser; zijn stralen raken de grond onder een hogere hoek dan op het halfrond dat de winter doormaakt. Dit verklaart waarom het risico op zonnebrand het grootst is in de zomer. Het verklaart ook waarom de temperaturen in de zomer het hoogst zijn, aangezien de zon warmte-energie levert.

Ongeacht de breedtegraad of tijd van het jaar bereikt de hoek van de zon het dichtst bij 90 graden - en is daarom het meest intens - halverwege de dag: 12.00 uur. Op dit moment wordt gezegd dat de zon haar hoogste punt of hoogste punt heeft bereikt. Tijdens de zomertijd staat de zon het grootst en het meest intens om 13:00 uur, vanwege de door de mens veroorzaakte afwijking van één uur ten opzichte van de werkelijke zonnetijd.