太陽角度對氣候的影響

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圖1
這張圖說明陽光在極區如何被延展在一個更大的區域。除了入射光的密度之外,當陽光以低角度入射時,大氣層散逸也會增大。

太陽角度對氣候的影響,主要在於地球上不同地點所接收到的能量,這是基於不同的地點、日中時間和季節會有不同的陽光入射角,原因是地球公轉和沿着傾斜軸自轉。陽光入射角的季節性變化是因為地球自轉軸的傾斜造成的,這也是造成夏天比冬天溫暖的基本機制[1][2]日長的變化是另一個因素[2] (參見季節)。

太陽角度的幾何學[编辑]

圖2
一束寬度為一英里的光束以90° (垂直) 和30° (傾斜) 照射表面,因為照射面大小的改變,在單位面積上,前者所接收到的能量是後者的兩倍。

當陽光以較低的角度 (太陽接近地平面) 照射,陽光的能量被擴展至較大的區域,因此比太陽在接近頭頂上方照射、能量集中在一個較小的範圍內時,顯然會較為微弱 (見圖1)。

圖2描述一束寬度為一英里 (1.6公里) 的光束,分別以90°(垂直)和30°(傾斜)照射在地面。根據三角學,30°的正弦值是1/2,而90°的正弦值是1。因此,同樣寬的光束照射在地面時,30°的光束照射到的區域是90°的兩倍(如果我們假設陽光在正午從正南方照射過來,南北寬度加倍,但東西寬度不變)。結果是以30°傾斜落在地面的每平方英里接收的能量只有垂直照射區域的一半。

圖3
這是季節的示意圖。無論何時,地球南極北極 (此處是指自轉軸) 總有一處是黑暗的,而另一處是明亮的;參見極夜

以更淺 (低平) 的角度進入的光束,將穿越的地球大氣長度會超過直設的兩倍以上,並且有些能量會直接反射回太空。

圖3顯示當自轉軸背離太陽的方向時,陽光照射到地球的北半球南半球的角度。這時北半球是冬季,而南半球是夏季

技術性的提示[编辑]

熱能是不能被太陽回收的。輻射能被地球接收,其結果是轉換成地球本身的能級。不同的材料有不同的比熱和傳輸熱能的特性和型式。混凝土瀝青會緩慢的釋放熱能,而多數的金屬會很快的釋放熱能。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Windows to the Universe. Earth's Tilt Is the Reason for the Seasons! Retrieved on 2008-06-28.
  2. ^ 2.0 2.1 Khavrus, V.; Shelevytsky, I. Introduction to solar motion geometry on the basis of a simple model. Physics Education. 2010, 45 (6): 641. Bibcode:2010PhyEd..45..641K. doi:10.1088/0031-9120/45/6/010.