Редактор GeekTimes
804,2
рейтинг
10 января в 02:19

Спросите Итана №42: Светит ли летом Солнце ярче? перевод

В наиболее горячие моменты сезонов,– летом в северном полушарии, и зимой в южном,- вы наверняка ждёте одного из перечисленных явлений:

— тёплые, яркие, долгие солнечные дни
— холодные, короткие, пасмурные деньки, которые лучше всего проводить дома

Но отчего эти дни становятся такими? Читатель спрашивает:

Мне кажется, что летом солнце светит ярче. Но если учесть изменение расстояния от Земли до Солнца в течение года, может ли быть реально такая разница в яркости?


Без сомнений, разница в видимой яркости солнца в дни летнего и зимнего солнцестояний достаточно заметна.

image

Для читателей, живущих вне тропиков (на широтах более 23,4°), привычным является летнее солнцестояние, когда солнце приближается к зениту сильнее всего. Во время зимнего солнцестояния максимальный подъём солнца над горизонтом на 46,8° меньше, чем во время летнего.

И эту разницу можно не только видеть, но и почувствовать – по температуре!

image

Нет сомнений, что солнце в зените ощущается более интенсивным, чем невысоко над горизонтом. Поэтому, даже без учёта задержки прогревания атмосферы, ближе к полудню температура выше, чем утром или после заката.

Но действительно ли солнце в зените более яркое?

image

Не совсем. Вы наверняка слышали о солнечных циклах и колебаниях интенсивности. При этом эти колебания относительно малы. В верхней части атмосферы Земли принимаемая энергия на единицу площади составляет от 1365,5 Вт/м2 до 1366,5 Вт/м2.

image

Иначе говоря, интенсивность излучения солнца меняется на 0,1%. Это вряд ли можно почувствовать.

С другой стороны, можно задаться вопросом расстояния от Земли до Солнца. Земля движется по эллиптической орбите. Возможно ли, что интенсивность доходящего до нас излучения меняется из-за изменения расстояния до Солнца?

image

Но и это тоже оказывает крайне малое влияние. На минимальном расстоянии от Солнца мы получаем энергии всего на 6% больше, чем на максимальном (интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния). 6% больше, чем 0,1%, но всё равно пренебрежимо.

На самом деле на интенсивность в основном влияют два эффекта, происходящие от одного и того же феномена: наклона оси.

image

Когда свет от Солнца доходит до Земли, а Солнце находится прямо у вас над головой, то все эти 1366 Вт на кв.м. передаются на тот квадратный метр, на котором вы находитесь. Но если Солнце находится под углом, эта энергии распределяется по гораздо большей площади.

Если вспомнить тригонометрию, то количество энергии 1366 ± 0.1% ± 6%  нужно помножить на косинус угла, откладываемого от зенита.

image

Вариация интенсивности на 6.1% оказывается эквивалентной разнице в 3,5° угла нахождения Солнца. Основной эффект состоит в том, что энергия распределяется по большей площади, поэтому меньше её доходит до того места, где находитесь вы.

Второй эффект заключается в том, что свету от Солнца необходимо пройти через атмосферу.

image

Атмосфера способна рассеивать излучение, включая и солнечный свет. Когда Солнце находится у нас над головой (90°), свету приходиться пройти около 100 км атмосферы. А если оно находится под углом в 45° — то 141 км атмосферы, что сильно уменьшает его интенсивность.

Вообще говоря, на моей широте, порядка 45°, солнечный свет проходит сквозь 108 км атмосферы в полдень летнего солнцестояния, и 272 км в полдень зимнего – почти в 3 раза больше!

image

Поэтому закаты и рассветы, хоть и красивы, но совершенно не дают тепла. Значит, ни наше расстояние от солнца, ни колебания его интенсивности не влияют на интенсивность доходящего до нас света. На это влияет лишь то, под каким углом лучи падают на земную поверхность и то, какую толщину атмосферы им приходится проходить.
Перевод: Ethan Siegel
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
132,2
рейтинг 804,2
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (5)

  • +5
    У меня окна выходят на запад. В декабре на закате я сфотографировал 180* панораму и наложил фотографию июньского заката (кликабельно):

    image
  • +5
    Астрономия, 11 класс.
    Природоведение, 3 класс.
  • –3
    Стоят ли перевода статьи из начальной школы?
    • +3
      С другой стороны, это тот редкий случай, когда всё объяснено действительно подробно и понятно. И самому освежить знания, и ссылку жене, например, интересную для неё, скинуть можно.
  • +2
    Натыкался на более показательную статью.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.