Intensywność słońca vs. Kąt

Intensywność słońca odnosi się do ilości napływającej energii słonecznej lub promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi. Kąt, pod jakim promienie słoneczne uderzają w Ziemię, określa tę intensywność. Kąt słońca – a tym samym intensywność – różni się znacznie w zależności od położenia geograficznego danego miejsca, pory roku i pory dnia.

Kąt utworzony przez promienie słoneczne padające na Ziemię jest technicznie znany jako kąt padania. Najintensywniejsze są promienie padające na powierzchnię planety bezpośrednio nad głową, czyli pod kątem 90 stopni mierzonym od horyzontu. W większości przypadków i lokalizacji słońce tworzy z horyzontem kąt mniejszy niż 90 stopni – to znaczy, zwykle słońce znajduje się niżej na niebie.

Im mniejszy kąt, tym większa powierzchnia, po której rozchodzą się promienie słoneczne. Efekt ten zmniejsza intensywność słońca w dowolnym miejscu. Na przykład przy kącie padania 45 stopni promieniowanie słoneczne obejmuje obszar o 40 procent większy i jest o 30 procent mniej intensywne niż przy maksymalnym kącie padania 90 stopni.

Tylko lokalizacje leżące wzdłuż jednej linii szerokości geograficznej na powierzchni Ziemi mogą w danym dniu otrzymywać światło słoneczne pod kątem 90 stopni. Wszystkie inne miejsca otrzymują światło słoneczne o mniejszej intensywności. Generalnie promienie słoneczne są najbardziej intensywne na równiku, a najmniej na biegunach. Średnio w skali roku obszary na północ od koła podbiegunowego otrzymują tylko około 40 procent promieniowania słonecznego więcej niż regiony równikowe.

Wahania natężenia i czasu trwania energii słonecznej na danym obszarze określają pory roku na tym obszarze. Te fluktuacje są podyktowane sposobem, w jaki Ziemia jest nachylona wokół własnej osi. W odniesieniu do płaszczyzny obrotu wokół Słońca Ziemia jest pochylona pod kątem 23,5 stopnia, co oznacza, że ​​przy w niektórych punktach na swojej orbicie półkula północna jest zwrócona w stronę słońca bardziej niż półkula południowa i vice odwrotnie. Na przykład podczas przesilenia letniego półkula północna skierowana jest w stronę słońca pod maksymalnym pochyleniem, więc promienie słoneczne padają na 23,5 stopnia szerokości geograficznej północnej – zwrotnik raka – pod kątem 90 stopni.

Każda półkula nachylona bardziej w kierunku słońca otrzymuje większy procent promieniowania słonecznego niż półkula przeciwna. Na pierwszej półkuli panuje w tym czasie lato, a na drugiej zimę. Na półkuli doświadczającej lata słońce wznosi się wyżej na niebie i jest bardziej intensywne; jego promienie uderzają w ziemię pod większym kątem niż na półkuli doświadczającej zimy. To wyjaśnia, dlaczego ryzyko oparzeń słonecznych jest największe w okresie letnim. Wyjaśnia również, dlaczego temperatury są najcieplejsze latem, ponieważ słońce dostarcza energię cieplną.

Bez względu na szerokość geograficzną czy porę roku, kąt padania słońca zbliża się do 90 stopni – i dlatego jest najbardziej intensywny – w połowie dnia: w południe. Mówi się, że w tym czasie słońce osiągnęło swój zenit, czyli najwyższy punkt. W czasie letnim słońce znajduje się pod największym kątem i najbardziej intensywnie o godzinie 13:00, ze względu na dokonane przez człowieka jednogodzinne przesunięcie w stosunku do rzeczywistego czasu słonecznego.