为什么阳光的强度取决于你的纬度?(复制)

Question

人们在赤道到沐浴在阳光比圣诞老人和其他北极地区的居民。不那么明显,但他们也得到更多的比我。

为什么阳光更强烈更接近赤道,那么激烈远离吗?

当我发布这个问题,我没有考虑可能的歧义,如“你在说什么暴露在表面积与一些non-perpendicular角太阳,”或“你在说什么光线聚集在一个光学面对太阳吗?”There is a difference. Since "basking in sunlight" was the example use case, let us assume exposure across a surface area which is lying on the ground.

Answer 1

在评论中指出,这个答案适用于太阳浴和太阳能电池板,但它并不适用特定point-receptor像一个眼球。如果所有对象直接指向太阳,然后入射角等于所有的他们,这个答案并不适用。

对于一个视面对目标,光线穿过的大气层是一个非常大的影响。在高纬度地区,太阳没有直接的开销,所以光线不是直接穿过大气层最小的路径。相反,它是在一个角度,通过更多的大气之前给你。

对于英国来说,太阳能电池板,和地面一般来说,阳光吸收和反映在很大程度上取决于这个答案中描述的是什么。出于这个原因,更昂贵的太阳能电池板安装在装置改变角度面对太阳增加曝光。和sun-bather同样可能增加风险敞口安装他们的平台在一个角度。这是剩下的答案的方向。

答案是类似于其他一些问题的答案,比如“为什么太阳能强度季节变化?”、“为什么太阳强度变化与太阳在天空的高度(即:一天中不同的时间)?”

很短,非技术版本(tl;博士)

每个单元(想想“束阳光”)是分布在一个更大的区域。

起先可能不那么直观,但答案是简单地说。知道为什么,继续长版本。

这种情况的机制

太阳是巨大的,但在很远的地方就可以被认为是一个点源的光。太阳发出光在每一个方向,所以它的能量,电磁辐射,可以被认为是束阳光从各个方向。然而,你离得越远,越少的阳光光束交叉你的路径,如果很远的地方你可以看到,从下面的插图,线是越来越平行和交叉你的路径定向。

然而,太阳非常,非常,非常遥远——数百万英里(公里)远。在这个距离,电磁辐射都是到达大致平行的轨迹。也就是说,光到达我们可以看作是来自一个定向光源;都是在同一个方向。你会看到我的原油的说明后,出现第二张照片,但首先……

当这种情况发生时,光线到达的角度相对于地球表面到达,称为入射角在这里,使所有的差异。在下图中,我们从左边光到达,也许从一个手电筒(s),我们希望看到两个对象。物体的表面下面将照亮,但上面的物体的表面将会照亮更少。

注意上面的对象得到2单位的光照亮整个表面,而下面的对象得到5单位对其表面的光。

以另一种方式看,上面的对象必须2单位的光分散到整个表面,在下面的对象得到相同数量的光只集中在一个较小的一部分。

现在回到地球

我们看到同样的事情发生。注意在以下图片,我有标记的直径由我任意单位的光覆盖面积。就是以图像像素的距离。赤道附近,1单位的光照亮了27个像素,但是接近北极相同数量的光线需要超过61像素的地球表面,所以它是照亮更少。

这是这个问题的答案,我的介绍中提到的相关问题。

一些具体的计算

照明的具体比例区别上述两个领域的图像将是(约简单的划分两个数字。

极越来越接近的区域27/61尽可能多的光/纵向单元截面(北/南带的土地)面积接近赤道,或0.4426倍的光。

,或者在另一个方向,在赤道地区61/27尽可能多的光线,或2.26倍的光。赤道地区是超过两倍的光。

我们可以很容易地看到从这太阳为什么会出现非常亮或调光器根据不同的角度,因此根据纬度。这也解释了温度的差异:赤道是获得更多的能量,所以它变得更热。

回答申请季节

我之前说过,这也回答了关于季节的光照变化的问题。唯一的额外信息,我们需要知道是这样的:地球磁极的旋转不是完全垂直于方向的光线到达。因此,特定的角度变化地球绕太阳的轨道。绕太阳需要一年(一年是定义),每年这角随时间变化的周期期间,入射角(从上面的词,这就意味着“光的角度差对象打”)的变化。这种变化足够大,进一步改变我们收到阳光,以相同的方式正如上面所讨论的。

关于温度进一步指出

就像之前一样,这也会影响温度。然而,温度不能由一个简单的区域范围的比例计算。温度是影响多个其他复杂系统。主要温度影响者之一天气。另一个是能量吸收和能量损失的区别(物理的东西:地球不是“黑体”散热器)。

天气对温度的影响是非常复杂的,需要自己的比这个更长的时间,但总之超级简洁:之类的风和雨,也改变温度和移动它。

物理黑体的同样需要自己的长文章,但同样,超级简洁:地球也将自己的精力投入到空间同时接收来自太阳的能量,并对温度的影响这是一个很好的平衡。一旦平衡技巧向一边,温度波动在那个方向:在春季当临时工上升吸收足够的能量高于能量辐射温度上升,和秋天当临时工的相反正在下降。

上述描述天气和block-body辐射都是过于简单化的方式。

就是这样

现在答案完全适用于季节性变化,它不仅适用于照明也温度。我将把它作为练习留给读者思考每日影响(为什么所以更容易看地平线上的太阳低时就在集吗?)

,正如之前提到的,还有其他有影响力的人对这些事情;这恰好是最大的一个。

Answer 2

地平线上的太阳高度和长度的影响总收到太阳能。12月21日都减少随着纬度(在北半球),在北极圈降至零。在6月21日太阳从地平线高度随纬度增加北回归线以北,但一天的长度随纬度增加而增大。因此在6月21日收到最大每日总太阳能在北纬30到35度假设平均阴沉,在北纬35到40度和晴朗的。这是死亡谷在夏天变得很热的一个原因——它是在或接近最大的纬度每日总太阳能收据考虑太阳从地平线的高度和长度。