Efecto del ángulo del sol sobre el clima
La cantidad de energía térmica recibida en cualquier lugar del planeta es un efecto directo del ángulo del Sol sobre el clima, ya que el ángulo en el que la luz solar llega a la Tierra varía según la ubicación, la hora del día y la estación debido a la órbita de la Tierra alrededor del Sol y la rotación de la Tierra alrededor de su eje inclinado. El cambio estacional en el ángulo de la luz solar, causado por la inclinación del eje de la Tierra, es el mecanismo básico que da como resultado un clima más cálido en verano que en invierno. El cambio en la duración del día es otro factor.
Geometría del ángulo solar
Este diagrama ilustra cómo se extiende la luz solar sobre un área mayor en las regiones polares. Además de la densidad de la luz del incidente, la disipación de la luz en la atmósfera es mayor cuando cae en un ángulo poco profundo.
Un rayo de sol de una milla de ancho brilla en el suelo a un ángulo de 90°, y otro a un ángulo de 30°. El que está en un ángulo inferior cubre el doble de área con la misma cantidad de energía ligera.
La figura 1 presenta un caso en el que la luz solar brilla sobre la Tierra en un ángulo menor (el Sol está más cerca del horizonte), la energía de la luz solar se distribuye sobre un área más grande y, por lo tanto, es más débil que si el Sol estuviera más arriba y la energía se concentrara en un área más pequeña.
La figura 2 muestra un rayo de sol de una milla (1,6 km) de ancho que cae sobre el suelo directamente desde arriba, y otro que cae sobre el suelo en un ángulo de 30°. La trigonometría nos dice que el seno de un ángulo de 30° es 1/2, mientras que el seno de un ángulo de 90° es 1. Por lo tanto, el rayo de sol que cae sobre el suelo en un ángulo de 30° difunde la misma cantidad de luz sobre un área dos veces mayor (si imaginamos al Sol brillando desde el sur al mediodía, el ancho norte-sur se duplica; el ancho este-oeste, no). En consecuencia, la cantidad de luz que cae sobre cada milla cuadrada es solo la mitad.
Este es un diagrama de las estaciones. Independientemente del tiempo del día (es decir, la rotación de la Tierra en su eje), el Polo Norte estará oscuro, y el Polo Sur será iluminado; vea también el invierno ártico.
La figura 3 muestra el ángulo de incidencia de la luz solar sobre la Tierra en los hemisferios norte y sur cuando el eje norte de la Tierra está inclinado en dirección opuesta al Sol, cuando es invierno en el norte y verano en el sur.
Nota técnica
La energía térmica no se recibe del Sol, sino que se recibe energía radiante, lo que provoca un cambio en el nivel de energía de los cuerpos receptores en el dominio de la Tierra. Los distintos materiales tienen distintas propiedades para transmitir de vuelta la energía recibida en forma de energía térmica a distintas velocidades.