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太阳角度对气候的影响

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图1
这张图说明阳光在极区如何被延展在一个更大的区域。除了入射光的密度之外,当阳光以低角度入射时,大气层散逸也会增大。

太阳角度对气候的影响,主要在于地球上不同地点所接收到的能量,这是基于不同的地点、日中时间和季节会有不同的阳光入射角,原因是地球公转和沿着倾斜轴自转。阳光入射角的季节性变化是因为地球自转轴的倾斜造成的,这也是造成夏天比冬天温暖的基本机制[1][2]日长的变化是另一个因素[2] (参见季节)。

太阳角度的几何学

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图2
一束宽度为一英里的光束以90° (垂直) 和30° (倾斜) 照射表面,因为照射面大小的改变,在单位面积上,前者所接收到的能量是后者的两倍。

当阳光以较低的角度 (太阳接近地平面) 照射,阳光的能量被扩展至较大的区域,因此比太阳在接近头顶上方照射、能量集中在一个较小的范围内时,显然会较为微弱 (见图1)。

图2描述一束宽度为一英里 (1.6公里) 的光束,分别以90°(垂直)和30°(倾斜)照射在地面。根据三角学,30°的正弦值是1/2,而90°的正弦值是1。因此,同样宽的光束照射在地面时,30°的光束照射到的区域是90°的两倍(如果我们假设阳光在正午从正南方照射过来,南北宽度加倍,但东西宽度不变)。结果是以30°倾斜落在地面的每平方英里接收的能量只有垂直照射区域的一半。

图3
这是季节的示意图。无论何时,地球南极北极 (此处是指自转轴) 总有一处是黑暗的,而另一处是明亮的;参见极夜

以更浅 (低平) 的角度进入的光束,将穿越的地球大气长度会超过直设的两倍以上,并且有些能量会直接反射回太空。

图3显示当自转轴背离太阳的方向时,阳光照射到地球的北半球南半球的角度。这时北半球是冬季,而南半球是夏季

技术性的提示

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热能是不能被太阳回收的。辐射能被地球接收,其结果是转换成地球本身的能级。不同的材料有不同的比热和传输热能的特性和型式。混凝土沥青会缓慢的释放热能,而多数的金属会很快的释放热能。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ Windows to the Universe. Earth's Tilt Is the Reason for the Seasons!页面存档备份,存于互联网档案馆) 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 [2013-03-04]. Bibcode:2010PhyEd..45..641K. doi:10.1088/0031-9120/45/6/010. (原始内容存档于2016-09-16).