Wyznaczanie kąta padania światła słonecznego w geografii. Wstęp

Życie na naszej planecie zależy od ilości światła słonecznego i ciepła. Aż strach pomyśleć, co by było, gdyby na niebie nie było takiej gwiazdy jak Słońce. Każde źdźbło trawy, każdy liść, każdy kwiat potrzebuje ciepła i światła, jak ludzie w powietrzu.

Kąt padania promieni słonecznych jest równy wysokości słońca nad horyzontem

Ilość światła słonecznego i ciepła docierającego do powierzchni ziemi jest wprost proporcjonalna do kąta padania promieni. Promienie słoneczne mogą padać na Ziemię pod kątem od 0 do 90 stopni. Kąt oddziaływania promieni na Ziemię jest inny, ponieważ nasza planeta jest kulista. Im jest większy, tym jest lżejszy i cieplejszy.

Zatem jeśli wiązka pada pod kątem 0 stopni, to ślizga się jedynie po powierzchni ziemi, nie podgrzewając jej. Ten kąt padania występuje na biegunie północnym i południowym, za kołem podbiegunowym. Pod kątem prostym promienie słoneczne padają na równik i na powierzchnię pomiędzy południem a

Jeśli kąt uderzenia promienie słoneczne prosto na ziemię, to oznacza, że

Zatem promienie na powierzchni ziemi i wysokość słońca nad horyzontem są równe. Zależą od szerokości geograficznej. Im bliżej zera szerokości geograficznej, tym kąt padania promieni jest bliższy 90 stopni, im wyżej słońce znajduje się nad horyzontem, tym jest cieplej i jaśniej.

Jak słońce zmienia swoją wysokość nad horyzontem

Wysokość słońca nad horyzontem nie jest stała wartość. Wręcz przeciwnie, ciągle się zmienia. Powodem tego jest ciągły ruch planety Ziemia wokół gwiazdy Słońce, a także obrót planety Ziemia wokół własnej osi. W rezultacie dzień następuje po nocy, a pory roku następują po sobie.

Najwięcej ciepła i światła otrzymuje terytorium między tropikami, tutaj dzień i noc trwają prawie tyle samo, a słońce znajduje się w zenicie 2 razy w roku.

Powierzchnia nad kołem podbiegunowym otrzymuje mniej ciepła i światła, tutaj obowiązują takie koncepcje jak noc, która trwa około sześciu miesięcy.

Dni równonocy jesiennej i wiosennej

Istnieją 4 główne daty astrologiczne, które zależą od wysokości słońca nad horyzontem. 23 września i 21 marca to dni równonocy jesiennej i wiosennej. Oznacza to, że wysokość słońca nad horyzontem we wrześniu i marcu w te dni wynosi 90 stopni.

Południowe i są równomiernie oświetlone przez słońce, a długość nocy jest równa długości dnia. Kiedy na półkuli północnej zaczyna się astrologiczna jesień, na półkuli południowej jest wręcz odwrotnie – wiosna. To samo można powiedzieć o zimie i lecie. Jeśli na półkuli południowej jest zima, to na półkuli północnej jest lato.

Dni przesilenia letniego i zimowego

22 czerwca i 22 grudnia to dni letnie, a 22 grudnia to najkrótszy dzień i najdłuższa noc na półkuli północnej, a zimowe słońce znajduje się na najniższej wysokości nad horyzontem przez cały rok.

Powyżej 66,5 stopnia słońce znajduje się poniżej horyzontu i nie wschodzi. Zjawisko to, gdy zimowe słońce nie wschodzi nad horyzontem, nazywa się nocą polarną. Najkrótsza noc przypada na 67 stopniach szerokości geograficznej i trwa tylko 2 dni, a najdłuższa noc przypada na biegunach i trwa 6 miesięcy!

Grudzień to miesiąc w całym roku, w którym noce są najdłuższe na półkuli północnej. Mężczyźni w Centralna Rosja Budzą się do pracy w ciemności i wracają w ciemności. Dla wielu jest to trudny miesiąc, ponieważ brak światła słonecznego wpływa na samopoczucie fizyczne i psychiczne ludzi. Z tego powodu może nawet rozwinąć się depresja.

W Moskwie w 2016 roku wschód słońca 1 grudnia będzie o godzinie 08:33. W tym przypadku długość dnia wyniesie 7 godzin 29 minut. Będzie bardzo wcześnie, bo o 16.03. Noc będzie trwała 16 godzin i 31 minut. Okazuje się zatem, że długość nocy jest 2 razy większa niż długość dnia!

W tym roku przesilenie zimowe przypada na 21 grudnia. Najkrótszy dzień będzie trwał dokładnie 7 godzin. Potem ta sama sytuacja będzie trwała 2 dni. A począwszy od 24 grudnia dzień zacznie przynosić zyski, powoli, ale pewnie.

Średnio dziennie dodawana będzie jedna minuta światła dziennego. Pod koniec miesiąca wschód słońca w grudniu będzie dokładnie o godzinie 9, czyli 27 minut później niż 1 grudnia

22 czerwca - dzień przesilenie letnie. Wszystko dzieje się dokładnie odwrotnie. W ciągu całego roku dzień ten jest najdłuższym dniem i najkrótszą nocą. Dotyczy to półkuli północnej.

W Jużnych jest odwrotnie. Z tym dniem wiążą się ciekawe rzeczy Zjawiska naturalne. Dzień polarny rozpoczyna się za kołem podbiegunowym; słońce nie zachodzi za horyzontem na biegunie północnym przez 6 miesięcy. W czerwcu w Petersburgu rozpoczynają się tajemnicze białe noce. Trwają od około połowy czerwca przez dwa do trzech tygodni.

Wszystkie te 4 daty astrologiczne mogą zmieniać się o 1-2 dni, ponieważ rok słoneczny nie zawsze pokrywa się z rokiem kalendarzowym. Zmiany występują także w latach przestępnych.

Wysokość słońca nad horyzontem i warunki klimatyczne

Słońce jest jednym z najważniejszych czynników kształtujących klimat. W zależności od tego, jak zmieniała się wysokość słońca nad horyzontem nad określonym obszarem powierzchni ziemi, warunki klimatyczne i pory roku.

Na przykład na Daleka północ Promienie słoneczne padają pod bardzo małym kątem i ślizgają się jedynie po powierzchni ziemi, w ogóle jej nie podgrzewając. Z tego powodu klimat tutaj jest niezwykle surowy, występuje wieczna zmarzlina, mroźne zimy z marznącymi wiatrami i śniegiem.

Im wyżej słońce znajduje się nad horyzontem, tym cieplejszy klimat. Na przykład na równiku jest niezwykle gorąco i tropikalnie. Wahania sezonowe również praktycznie nie są odczuwalne w rejonie równika, na tych obszarach panuje wieczne lato.

Pomiar wysokości słońca nad horyzontem

Jak mówią, wszystko genialne jest proste. Więc to jest tutaj. Urządzenie do pomiaru wysokości słońca nad horyzontem jest po prostu proste. Jest to pozioma powierzchnia ze słupem pośrodku o długości 1 metra. W słoneczny dzień w południe słup rzuca najkrótszy cień. Za pomocą tego najkrótszego cienia przeprowadzane są obliczenia i pomiary. Musisz zmierzyć kąt między końcem cienia a odcinkiem łączącym koniec słupa z końcem cienia. Ta wartość kąta będzie kątem słońca nad horyzontem. To urządzenie nazywa się gnomonem.

Gnomon to starożytne narzędzie astrologiczne. Istnieją inne instrumenty do pomiaru wysokości słońca nad horyzontem, takie jak sekstans, kwadrant i astrolabium.

Wysokość słońca znacząco wpływa na dotarcie promieniowania słonecznego. Kiedy kąt padania promieni słonecznych jest mały, promienie muszą przejść przez atmosferę. Promieniowanie słoneczne jest częściowo pochłaniane, część promieni odbija się od cząstek zawieszonych w powietrzu i dociera do powierzchni ziemi w postaci promieniowania rozproszonego.

Wysokość słońca stale się zmienia wraz z przejściem z zimy w lato, podobnie jak zmiana dnia. Najwyższa wartość kąt ten osiąga o godzinie 12:00 (czasu słonecznego). Zwyczajowo mówi się, że w tym momencie słońce znajduje się w zenicie. W południe natężenie promieniowania również osiąga swoją wartość maksymalną. Wartości minimalne intensywności promieniowania osiągane są rano i wieczorem, gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem, a także zimą. To prawda, że ​​\u200b\u200bzimą na ziemię pada nieco więcej bezpośredniego światła słonecznego. Wynika to z faktu, że wilgotność bezwzględna powietrza zimowego jest niższa i dlatego pochłania mniej promieniowania słonecznego.

Słońce wschodzi o godzinie 6:00 na wschodzie i delikatnie oświetla wschodnią ścianę elewacji (tylko w postaci promieniowania odbitego przez atmosferę). Wraz ze wzrostem kąta padania promieni słonecznych gwałtownie wzrasta intensywność promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię. ściana fasadowa. Około godziny 8.00 natężenie promieniowania słonecznego wynosi już ok. 500 W/m², a nieco przed południem na południowej ścianie elewacji budynku osiąga maksymalną wartość ok. 700 W/m².

Kiedy w ciągu jednego dnia kula ziemska obraca się wokół własnej osi, czyli wraz z pozornym ruchem słońca wokół globu, kąt padania promieni słonecznych zmienia się nie tylko w kierunku pionowym, ale także poziomym. Ten kąt w płaszczyźnie poziomej nazywany jest kątem azymutalnym. Pokazuje, o ile stopni kąt padania promieni słonecznych odchyla się od kierunku północnego, jeśli pełny okrąg wynosi 360°. Kąty pionowy i poziomy są ze sobą powiązane w ten sposób, że gdy zmieniają się pory roku, zawsze dwa razy w roku kąt wysokości słońca na niebie okazuje się taki sam przy tych samych wartościach kąta azymutalnego .

Trajektorie Słońca podczas jego pozornego ruchu po kuli ziemskiej zimą i latem w dni wiosenne i równonoc jesienna. Rzutując te trajektorie na płaszczyznę poziomą, uzyskuje się obraz płaski, za pomocą którego można dokładnie opisać położenie słońca na niebie patrząc z określonego punktu na kuli ziemskiej. Taka mapa trajektorii Słońca nazywana jest diagramem słonecznym lub po prostu mapą słoneczną. Ponieważ trajektoria słońca zmienia się podczas przemieszczania się z południa (od równika) na północ, każda szerokość geograficzna ma swoją charakterystyczną mapę słońca.

Odbicie promieniowania słonecznego od powierzchni ziemi

Zimą dalej powierzchnie pionowe na przykład na ścianach elewacyjnych budynków znaczna ilość dodatkowego promieniowania słonecznego może odbijać się od powierzchni ziemi. Całkowitej energia słoneczna spadające na poziomą powierzchnię ziemi aż do 50-80%, w zależności od czystości śniegu, odbija się od pokrywy śnieżnej. Nierówna powierzchnia ziemia pozostająca pod śnieżna pokrywa roślinność itp. rozpraszają większość promieniowania słonecznego. Oznacza to, że tylko około połowa promieniowania padającego na powierzchnię poziomą zostaje odbita i trafia w powierzchnię ściany elewacyjnej. Można obliczyć, że w wyniku odbicia prawdopodobieństwo wykorzystania promieniowania słonecznego wzrasta o około 25%. Taki zysk jest znaczący, szczególnie na początku wiosny, kiedy kąt wysokości słońca na niebie szybko rośnie i odpowiednio spadnie na powierzchnię ziemi i odbije się od niej duża ilość promienie słoneczne.

Śnieg jest naturalnym izolatorem; Jedna warstwa odpowiada 30 cm śniegu wełna mineralna Grubość 5 cm Wiosną śnieg topnieje jako pierwszy Południowa strona, a zatem powierzchnia, przez którą światło słoneczne przenika do szklarni (jeśli szron na szkle się rozmrozi).

Opracował były dyrektor Instytutu Meteorologii, profesor Rossi ciekawa opcja budowa szklarni w Laponii. Rozwiązanie to optymalnie wykorzystuje warunki klimatyczne Laponii, zarówno pod względem magazynowania energii słonecznej (do ogrzewania), jak i pod kątem ochrony szklarni przed wiatrem i utratą ciepła.

Południowa połowa nieba

Dobra metoda określenia okresu nasłonecznienia w szklarni jest następująca: wyobraź sobie, że stoisz w tej szklarni i patrzysz zgodnie z ruchem wskazówek zegara ze wschodu na zachód i w górę od horyzontu. Dzięki temu jest tak, jakbyś znajdował się pośrodku nieba i szklarni, a przed tobą widok na południową połowę nieba. Od jesieni do wiosny słońce wschodzi i zachodzi wzdłuż takiej strefy w kształcie półkopuły. W dowolnym dniu określonego okresu przemieszcza się po powierzchni tej strefy i jest widoczny (przy bezchmurnej pogodzie) od rana do wieczora. W Finlandii słońce nigdy nie świeci bezpośrednio z góry na dół, jak ma to miejsce w Finlandii kraje południowe w pobliżu równika (±23,5° szerokości geograficznej północnej i południowej). Jednak ze względu na rozproszenie promieniowania słonecznego, np. w pochmurny dzień, światło wpada do szklarni ze wszystkich stron, nawet bezpośrednio z góry (ryc. 43). Konieczne jest, aby rośliny były wystawione na działanie światła słonecznego przez jak najdłuższy dzień, ponieważ reakcja fotosyntezy nie nastąpi, jeśli światło jest zbyt słabe. Większość roślin wymaga minimalnego poziomu światła słonecznego od 2000 do 3000 luksów, aby zapewnić zadowalające warunki wzrostu.

Ryż. 42. Widok południowej połowy nieba ze szklarni przy braku przeszkód.

Ryż. 43. Widok ze szklarni na południową połowę nieba.

Nawet jeśli część ścian i sufitu tworzy barierę, otwiera się 50% południowej połowy nieba.

W środku zimy takie wartości oświetlenia osiągane są przy godz na dworze tylko w południe przez około 1 godzinę, a często ze względu na grubą warstwę chmur nawet to jest wykluczone. Dopiero w lutym (październiku) pożądane średnie poziomy oświetlenia osiągane są przez wystarczająco długi czas (od około 9:00 do 15:00).

W przypadku upraw roślin oświetlenie jest większe ważny czynnik niż temperatura, dlatego poprzez odpowiednie rozmieszczenie i ukształtowanie takiej szklarni należy zadbać o to, aby sama szklarnia, a zwłaszcza rośliny otrzymały wystarczającą ilość energii świetlnej. Promienie słoneczne muszą przeniknąć przez 1-2 warstwy szkła lub pokrycia polietylenowego, dzięki czemu intensywność światła słonecznego wpadającego do szklarni zmniejsza się o około 30%. Środowisko często zawiera również budynki i rośliny, które tworzą cień, a tym samym ograniczają użyteczne oświetlenie dostarczane przez światło słoneczne.

Istnieją dwa powody, dla których nie zaleca się budowania szklarni w całości przezroczyste materiały: po pierwsze, w słoneczne dni w takiej szklarni może gromadzić się zbyt dużo energii promieniowania, w wyniku czego temperatura wzrasta w niej do niedopuszczalnego poziomu; po drugie, materiały przepuszczające światło charakteryzują się słabą jakością właściwości termoizolacyjne co może skutkować dużymi stratami ciepła.

Aby osiągnąć zadowalający efekt końcowy, należy zoptymalizować szereg czynników, takich jak orientacja szklarni, wielkość przeszklonej powierzchni powłoki szklarniowej, jej kształt i zdolność akumulacji ciepła, a także zminimalizować zacienienie szklarnia środowisko w zimnych porach roku.

Proces ten jest bardzo skomplikowany i wymaga pomocy komputera. Oparte na automatycznym przetwarzaniu informacji „atk” i rozliczaniu praktyczne doświadczenie można sformułować w formie „reguły” kciuk"(tj. Najlepsza decyzja), zgodnie z którym powierzchnia przepuszczającej światło powłoki szklarni powinna być taka, aby odsłonięta była połowa nieba.

Jeśli szklarnia jest wykorzystywana głównie jako przestrzeń domowa, powierzchnię powłoki przepuszczającej światło można nieznacznie zmniejszyć. W tym przypadku ważne jest osiągnięcie korzystnej temperatury, czyli ograniczenie strat ciepła, gdyż szklarnię chętnie korzystają w wieczory jesienne i wiosenne, kiedy słońce jest już za horyzontem. W tym przypadku małe obszary do uprawy roślin można zorganizować w dobrze oświetlonych miejscach.

Bycie maksymalnym jest bardzo ważne orientacja i kąt kolektora. Aby pochłonąć maksymalną ilość, płaszczyzna kolektora słonecznego musi być zawsze prostopadła do promieni słonecznych. Jednak słońce świeci na powierzchni Ziemi w zależności od pory dnia i roku zawsze pod innym kątem. Dlatego, aby zainstalować kolektory słoneczne, należy znać optymalną orientację w przestrzeni. Do oceny optymalnej orientacji kolektorów uwzględnia się obrót Ziemi wokół Słońca i wokół własnej osi, a także zmiany odległości od Słońca. Aby określić pozycję, należy wziąć pod uwagę podstawowe parametry kątowe:

Szerokość geograficzna miejsca instalacji φ;

Kąt godzinny ω;

Kąt deklinacji Słońca δ;

Kąt nachylenia do horyzontu β;

Azymut α;

Szerokość geograficzna miejsca instalacji(φ) pokazuje, jak daleko dane miejsce znajduje się na północ lub południe od równika i tworzy kąt od 0° do 90°, mierzony od płaszczyzny równika do jednego z biegunów – północnego lub południowego.

Kąt godzinny(ω) przelicza lokalny czas słoneczny na liczbę stopni, o jaką słońce przebywa po niebie. Z definicji kąt godzinny w południe wynosi zero. W ciągu godziny Ziemia obraca się o 15°. Rano kąt słońca jest ujemny, wieczorem dodatni.

Kąt deklinacji słońca(δ) zależy od obrotu Ziemi wokół Słońca, ponieważ orbita obrotu ma kształt eliptyczny, a sama oś obrotu również jest nachylona, ​​kąt zmienia się w ciągu roku od 23,45° do -23,45°. Kąt deklinacji osiąga zero dwa razy w roku w dniach równonocy wiosennej i jesiennej.

Deklinację słońca dla specjalnie wybranego dnia określa wzór:

Przechyl do horyzontu(β) powstaje pomiędzy płaszczyzną poziomą a panelem słonecznym. Na przykład w przypadku montażu na spadzistym dachu kąt nachylenia kolektora zależy od nachylenia połaci dachu.

Azymut(α) charakteryzuje odchylenie płaszczyzny absorpcyjnej kolektora od kierunku południowego, gdy kolektor słoneczny jest zorientowany dokładnie na południe, azymut = 0°.

Kąt padania światła słonecznego na dowolnie zorientowaną powierzchnię konkretna wartość azymut α i kąt nachylenia β, określone wzorem:

Jeśli w tym wzorze wartość kąta β zastąpimy przez 0, wówczas otrzymamy wyrażenie na określenie kąta padania światła słonecznego na powierzchnię poziomą:

Natężenie strumienia promieniowania słonecznego dla określonego położenia panelu pochłaniającego w przestrzeni oblicza się ze wzoru:

Gdzie J s i J d to odpowiednio intensywność bezpośrednich i rozproszonych strumieni promieniowania słonecznego padających na powierzchnię poziomą.

Współczynniki położenia kolektorów słonecznych dla bezpośredniego i rozproszonego promieniowania słonecznego.

Aby mieć pewność, że maksymalna ilość energii słonecznej (w okresie rozliczeniowym) dotrze do absorbera, kolektor montuje się w pozycji pochylonej z optymalny kąt nachylenie do horyzontu β, które określa się metodą obliczeniową i zależy od okresu użytkowania układu słonecznego. Przy południowej orientacji kolektora dla całorocznych instalacji fotowoltaicznych β = φ, dla sezonowych instalacji solarnych β = φ–15°. Wtedy wzór przyjmie postać dla sezonowych układów słonecznych:

Dla osób podróżujących przez cały rok:

Kolektory słoneczne zorientowane w kierunku południowym i zamontowane pod kątem od 30° do 65° względem horyzontu pozwalają na osiągnięcie maksymalnych wartości absorpcji. Ale nawet przy pewnych odchyleniach od tych warunków może wygenerować wystarczającą ilość energii. Instalacja z niewielkim kątem nachylenia jest bardziej efektywna, jeśli kolektory lub panele fotowoltaiczne nie mogą być skierowane na południe.

Na przykład, jeśli panele słoneczne są zorientowane na południowy zachód, z azymutem 45° i kątem nachylenia 30°, wówczas taki system będzie w stanie pochłonąć do 95% maksymalnej ilości promieniowania słonecznego. Lub, w przypadku orientacji w kierunku wschodnim lub zachodnim, można zapewnić do 85% energii wchodzącej do kolektora przy montażu paneli pod kątem 25-35°. Jeżeli kąt nachylenia kolektora będzie większy, wówczas ilość energii dostarczanej na powierzchnię kolektora będzie bardziej równomierna, ten wariant montażu jest skuteczniejszy we wspomaganiu ogrzewania.

Często orientacja kolektora słonecznego uzależniona jest od montażu kolektora na dachu budynku, dlatego bardzo ważne jest, aby już na etapie projektowania uwzględnić możliwość optymalnego montażu kolektorów.

W tym samym punkcie geograficznym w inny czas W ciągu dnia promienie słoneczne padają na ziemię pod różnymi kątami. Obliczając ten kąt i znając współrzędne geograficzne, można dokładnie obliczyć czas astronomiczny. Prawdopodobnie działanie odwrotne. Używając chronometru pokazującego dokładny czas astronomiczny, możesz georeferować punkt.

Będziesz potrzebować

• - gnomon;
• - linijka;
• - powierzchnia pozioma;
• - poziom cieczy w celu ustalenia poziomej powierzchni;
• - kalkulator;
• - tablice stycznych i kotangentów.

Instrukcje

• Znajdź ściśle poziomą powierzchnię. Sprawdź to za pomocą poziomicy. Możesz użyć bańki lub urządzenia elektronicznego. Jeśli używasz poziomicy w płynie, pęcherzyk powinien znajdować się dokładnie pośrodku. Dla komfortu dalsza praca przymocuj kartkę papieru do powierzchni. Najlepiej w w tym przypadku użyj papieru milimetrowego. Jako powierzchnię poziomą możesz wziąć arkusz grubej, trwałej sklejki. Nie powinno być na nim żadnych wgłębień ani nierówności.
• Narysuj kropkę lub krzyżyk na papierze milimetrowym. Zainstaluj gnomon pionowo, tak aby jego oś pokrywała się z twoim znakiem.Gnomon to pręt lub słupek zainstalowany ściśle pionowo. Jej wierzchołek ma kształt ostrego stożka.
• Na końcu cienia gnomona umieść drugi punkt. Oznacz go jako punkt A, a pierwszy jako punkt C. Wysokość gnomona powinna być Ci znana z wystarczającą dokładnością. Im większy gnomon, tym dokładniejszy wynik.
• Zmierz odległość od punktu A do punktu C w dowolny możliwy sposób. Upewnij się, że jednostki są takie same jak wysokość gnomona. W razie potrzeby przelicz na najwygodniejsze jednostki.
• Na osobnej kartce papieru wykonaj rysunek wykorzystując uzyskane dane. Rysunek powinien wyglądać trójkąt prostokątny, którego kąt prosty C jest położeniem gnomona, noga CA to długość cienia, a noga SV to wysokość gnomona.
• Oblicz kąt A za pomocą tangensa lub cotangensa, korzystając ze wzoru tgA=BC/AC. Znając tangens, określ rzeczywisty kąt.
• Wynikowy kąt to kąt pomiędzy powierzchnią poziomą a promieniem słońca. Kąt padania to kąt pomiędzy prostopadłą opuszczoną na powierzchnię a promieniem. Oznacza to, że jest równy 90°-A.

Na zmiany napływu ciepła w krótkich okresach czasu i jego nierównomierny rozkład w powłoce krajobrazowej wpływa szereg okoliczności, z których rozważymy najważniejsze.

Niewielkie okresowe zmiany promieniowania zależą przede wszystkim od tego, że Ziemia krąży wokół Słońca po eliptycznej orbicie i w związku z tym zmienia się jej odległość od Słońca. W peryhelium, czyli w punkcie orbity najbliższym Słońca (Ziemia znajduje się tam w obecnej epoce 1 stycznia), odległość wynosi 147 milionów km; w aphelium, czyli najdalszym punkcie orbity od Słońca (3 lipca), odległość ta wynosi już 152 mln km; różnica wynosi 5 milionów km. Zgodnie z tym na początku stycznia promieniowanie wzrasta o 3,4% w stosunku do średniej (tj. obliczonej dla średniej odległości Ziemi od Słońca), a na początku lipca maleje o 3,5%.

Bardzo ważnym czynnikiem decydującym o ilości promieniowania odbieranego przez dany obszar powierzchni ziemi jest kąt padania promieni słonecznych. Jeżeli J jest natężeniem promieniowania, gdy promienie padają pionowo, to gdy spotykają się z powierzchnią pod kątem α, natężenie promieniowania będzie wynosić J sin α: im ostrzejszy kąt, tym bardziej Duża powierzchnia Energia wiązki promieni musi być rozłożona, a zatem tym mniejsza będzie na jednostkę powierzchni.

Kąt, jaki promienie słoneczne tworzą z powierzchnią ziemi, zależy od ukształtowania terenu, szerokości geograficznej i wysokości Słońca nad horyzontem, która zmienia się zarówno w ciągu dnia, jak i w ciągu roku.

Na nierównym terenie (nieważne, czy mówimy o górach, czy o niewielkich nierównościach) różne elementy płaskorzeźby są różnie oświetlane przez Słońce. Na nasłonecznionym zboczu kąt padania promieni jest większy niż na równinie u podnóża wzgórza, natomiast na przeciwległym zboczu kąt ten jest bardzo mały. W pobliżu Leningradu zbocze wzgórza, skierowane na południe i nachylone pod kątem 10°, ma takie same warunki termiczne jak platforma pozioma w pobliżu Charkowa.

Zimą strome zbocza skierowane na południe nagrzewają się lepiej niż łagodne (ponieważ Słońce jest zazwyczaj nisko nad horyzontem). Latem łagodne stoki z południową ekspozycją otrzymują więcej ciepła, podczas gdy strome zbocza otrzymują mniej ciepła niż powierzchnia pozioma. Północne zbocza naszej półkuli otrzymują najmniejszą ilość promieniowania we wszystkich porach roku.

Zależność kąta padania promieni słonecznych od szerokości geograficznej jest dość złożona, ponieważ przy istniejącym kącie nachylenia ekliptyki wysokość Słońca wynosi to miejsce(co oznacza kąt padania promieni słonecznych na płaszczyznę horyzontu) zmienia się nie tylko w ciągu dnia, ale także w ciągu roku. Najwyższa wysokość w południe na szerokości geograficznej φ. Słońce osiąga 90° - φ w dni równonocy, w dniu przesilenia letniego 90° - φ +23°,5, a w dniu przesilenia zimowego 90° - φ - 23°,5.

W konsekwencji największy kąt padania promieni słonecznych w południe na równiku w ciągu roku waha się od 90° do 66°,5, a na biegunie od -23°,5 do + 23°,5, czyli praktycznie od 0° do + 23 °,5 (ponieważ kąt ujemny charakteryzuje stopień zanurzenia Słońca pod horyzontem).

Gazowa powłoka Ziemi odgrywa główną rolę w transformacji promieniowania słonecznego. Cząsteczki powietrza, para wodna i cząsteczki kurzu rozpraszają światło słoneczne; Dzięki temu dzień jest jasny i przy braku bezpośredniego światła słonecznego. Atmosfera dodatkowo pochłania pewną ilość energii promieniowania, czyli zamienia ją w ciepło. Wreszcie to, co dostaje się do atmosfery, jest częściowo odbijane z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Chmury są szczególnie silnymi reflektorami.

W efekcie nie całe promieniowanie docierające do granicy atmosfery dociera do powierzchni Ziemi, lecz tylko jego część, a w dodatku jakościowo (wg. skład widmowy) uległo zmianie, gdyż fale krótsze niż 0,3 μ, energetycznie absorbowane przez tlen i ozon, nie docierają do powierzchni ziemi, a fale widzialne są inaczej rozpraszane.

Oczywiście przy braku atmosfery reżim termiczny Ziemi byłby inny niż faktycznie obserwowany. W przypadku szeregu obliczeń i porównań często wygodnie jest wyeliminować wpływ atmosfery na promieniowanie, mieć pojęcie promieniowania czysta forma. W tym celu obliczana jest tzw. stała słoneczna, czyli ilość ciepła wytworzonego w ciągu minuty. za 1 mkw. cm czarnej powierzchni (pochłaniającej całe promieniowanie) prostopadłej do promieni słonecznych, które Ziemia otrzymałaby w swojej średniej odległości od Słońca i przy braku atmosfery. Stała słoneczna wynosi 1,9 cal.

W obecności atmosfery szczególnie ważny staje się czynnik wpływający na promieniowanie, taki jak długość drogi promienia słonecznego w atmosferze. Im większą grubość powietrza musi przeniknąć promień słoneczny, tym więcej energii straci w procesach rozpraszania, odbicia i absorpcji. Długość ścieżki wiązki zależy bezpośrednio od wysokości Słońca nad horyzontem, a tym samym od pory dnia i pory roku. Jeśli długość drogi promienia słonecznego przechodzącego przez atmosferę na wysokości 90° przyjmiemy jako jedność, wówczas długość drogi promienia słonecznego na wysokości 40° podwoi się, a na wysokości 10° wyniesie 5,7, itp.

Dla reżim termiczny Bardzo ważny jest także czas jego świecenia przez Słońce. Ponieważ Słońce świeci tylko w ciągu dnia, czynnikiem decydującym będzie tutaj długość dnia, która zmienia się wraz z porami roku.

Na koniec należy pamiętać, że chociaż natężenie promieniowania mierzy się w odniesieniu do powierzchni, która pochłania całe promieniowanie, w rzeczywistości energia słoneczna padająca na ciała o różnym charakterze nie jest absorbowana równomiernie. Stosunek promieniowania odbitego do promieniowania padającego nazywa się albedo. Od dawna wiadomo, że albedo czarnej gleby, lekkich skał, obszarów trawiastych, powierzchni zbiornika itp. Jest bardzo zróżnicowane. Jasne piaski odbijają 30-35%, czarna gleba (próchnica) 26%, zielona trawa 26% promieniowania. W przypadku świeżo opadłego, czystego i suchego śniegu albedo może osiągnąć 97%. Mokra gleba pochłania promieniowanie inaczej niż sucha: niebieska sucha glina odbija 23% promieniowania, ta sama wilgotna glina odbija 16%. W rezultacie, nawet przy tym samym napływie promieniowania, w tych samych warunkach reliefu, różne punkty na powierzchni ziemi otrzymają różną ilość ciepła.

Z czynników okresowych, które determinują słynny rytm W przypadku wahań promieniowania szczególne znaczenie ma zmiana pór roku.