science >> Wetenschap >  >> Fysica

Zonintensiteit versus hoek

Zonintensiteit 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.
Invalshoek

De hoek gevormd door zonnestralen het raken van de aarde staat technisch bekend als de invalshoek. Stralen die direct 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 minder dan 90 graden - dat wil zeggen, meestal staat de zon lager in de lucht.

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

Alleen liggende locaties langs een breedtegraad op het aardoppervlak kan op een bepaalde dag zonlicht in een hoek van 90 graden worden ontvangen. Alle andere plaatsen ontvangen zonlicht met lagere intensiteiten. Over het algemeen zijn de zonnestralen het meest intens op de evenaar en het minst intens op de polen. Op een gemiddelde jaarlijkse basis ontvangen gebieden ten noorden van de poolcirkel slechts ongeveer 40 procent zoveel zonnestraling als equatoriale gebieden.
Relatie met seizoenen

Schommelingen in de intensiteit en duur van zonne-energie in een bepaald gebied bepaal de seizoenen van dat gebied. Deze fluctuaties worden bepaald door de manier waarop de aarde om haar as wordt gekanteld. Met betrekking tot het vlak van rotatie rond de zon helt de aarde in een hoek van 23,5 graden, wat betekent dat op bepaalde punten tijdens zijn baan het noordelijk halfrond tegenover de zon moreso staat dan het zuidelijk halfrond, en vice versa. Bij de zomerzonnewende staat het noordelijk halfrond bijvoorbeeld naar de zon gericht op maximale helling, zodat de zonnestralen 23,5 graden noorderbreedte - de Kreeftskeerkring - in een hoek van 90 graden raken.

Welk halfrond kantelt verder naar de zon toe ontvangt een groter percentage zonnestraling dan de tegenoverliggende hemisfeer. Het voormalige halfrond ervaart de zomer op dit moment, terwijl het tweede de winter ervaart. Op het halfrond dat de zomer doormaakt, komt de zon hoger aan de hemel op en is intenser; zijn stralen slaan de grond onder een hogere hoek dan op het halfrond dat de winter ervaart. Dit verklaart waarom het risico op zonnebrand het grootst is in de zomer. Het verklaart ook waarom de temperaturen in de zomer het warmst zijn, omdat de zon warmte-energie levert.
Tijd van de dag

Ongeacht de breedtegraad of de tijd van het jaar, bereikt de hoek van de zon het dichtst bij 90 graden - en is daarom op zijn meest intense - halverwege de dag: middag. Op dit moment zou de zon zijn hoogste punt hebben bereikt. Tijdens de zomertijd staat de zon op zijn grootste hoek en het meest intens om 13:00 uur, vanwege de door de mens gemaakte een uur offset ten opzichte van de ware zonnetijd.