У найбільш гарячі моменти сезонів, - влітку в північній півкулі, і взимку в південному, - ви напевно чекаєте одного з перерахованих явищ:
- теплі, яскраві, довгі сонячні дні
- холодні, короткі, похмурі дні, які найкраще проводити вдома
Але чому ці дні стають такими? Читач запитує:
Мені здається, що влітку сонце світить яскравіше. Але якщо врахувати зміна відстані від Землі до Сонця протягом року, чи може бути реально така різниця в яскравості?
Без сумнівів, різниця в видимої яскравості сонця в дні літнього та зимового сонцестояння досить помітна.
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Для читачів, які живуть поза тропіків (на широтах більш 23,4 °), звичним є літнє сонцестояння, коли сонце наближається до зеніту найсильніше. Під час зимового сонцестояння максимальний підйом сонця над горизонтом на 46,8 ° менше, ніж під час літнього.
І цю різницю можна не тільки бачити, а й відчути - по температурі!
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Немає сумнівів, що сонце в зеніті відчувається більш інтенсивним, ніж невисоко над горизонтом. Тому, навіть без врахування затримки прогрівання атмосфери, ближче до полудня температура вище, ніж вранці або після заходу сонця.
Але чи дійсно сонце в зеніті більш яскраве?
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Не зовсім. Ви напевно чули про сонячні цикли і коливаннях інтенсивності. При цьому ці коливання відносно малі. У верхній частині атмосфери Землі приймається енергія на одиницю площі становить від 1365,5 Вт / м2 до 1366,5 Вт / м2.
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Інакше кажучи, інтенсивність випромінювання сонця змінюється на 0,1%. Це навряд чи можна відчути.
З іншого боку, можна задатися питанням відстані від Землі до Сонця. Земля рухається по еліптичній орбіті. Чи можливо, що інтенсивність доходить до нас випромінювання змінюється через зміну відстані до Сонця?
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Але і це теж робить украй малий вплив. На мінімальній відстані від Сонця ми отримуємо енергії всього на 6% більше, ніж на максимальному (інтенсивність обернено пропорційна квадрату відстані). 6% більше, ніж 0,1%, але все одно можна знехтувати.
Насправді на інтенсивність в основному впливають два ефекту, що походять від одного і того ж феномена: нахилу осі.
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Коли світло від Сонця доходить до Землі, а Сонце знаходиться прямо у вас над головою, то всі ці 1 366 Вт на кв.м. передаються на той квадратний метр, на якому ви перебуваєте. Але якщо Сонце знаходиться під кутом, ця енергії розподіляється по набагато більшій площі.
Якщо згадати тригонометрію, то кількість енергії тисяча триста шістьдесят шість ± 0.1% ± 6% потрібно помножити на косинус кута, відкладали від зеніту.
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Варіація інтенсивності на 6.1% виявляється еквівалентної різниці в 3,5 ° кута знаходження Сонця. Основний ефект полягає в тому, що енергія розподіляється по більшій площі, тому менше її доходить до того місця, де ви є ви.
Другий ефект полягає в тому, що світла від Сонця необхідно пройти через атмосферу.
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Атмосфера здатна розсіювати випромінювання, включаючи і сонячне світло. Коли Сонце знаходиться у нас над головою (90 °), світлу доводиться пройти близько 100 км атмосфери. А якщо воно знаходиться під кутом в 45 ° - то 141 км атмосфери, що сильно зменшує його інтенсивність.
Взагалі кажучи, на моїй широті, близько 45 °, сонячне світло проходить крізь 108 км атмосфери в полудень літнього сонцестояння, і 272 км в полудень зимового - майже в 3 рази більше!
Чи світить влітку Сонце яскравіше
Тому заходи і світанки, хоч і красиві, але абсолютно не дають тепла. Значить, ні наше відстань від сонця, ні коливання його інтенсивності не впливають на інтенсивність доходить до нас світла. На це впливає лише те, під яким кутом промені падають на земну поверхню і те, яку товщину атмосфери їм доводиться проходити.