大卫的回答是正确的,但我想进一步复杂一点。
地轴倾斜约23.5°从垂直于轨道平面的(如大卫所说,“倾斜”或“轴向倾斜”是名称。)由于这个倾斜,二至点(冬季或夏季的第一天)太阳是直接面对纬度23.5°的北(北半球夏季的第一天)或23.5°南(在南半球夏季的第一天)。这两个纬度之间的区域被称为热带地区,太阳将头顶在某种程度上。
纬度远离赤道比热带地区,太阳永远不会直接在头顶上,夏天的第一天,在一个给定的半球将一天中太阳入射角是最浅(即太阳是它将会被直接开销),冬天的第一天,是一天的入射角最陡峭(即太阳最远的通过直接开销。)例如,在40°的纬度,在夏天的第一天,太阳将只有16.5°远离直接开销,同时,在冬天的第一天,这将是63.5°远离直接开销。太阳能密度区域的直接在阳光下是1.4千瓦/ m2,所以这给我们:
太阳能密度在夏季的第一天中午在40度纬度:
1.4千瓦/ m2×cos(16.5°) = 1.4千瓦/ m2×0.959 = 1.34千瓦/ m2
和冬天:
1.4千瓦/ m2×cos(63.5°) = 1.4千瓦/ m2×0.446 = 0.62千瓦/ m2
此外,太阳将花费更多的时间在地平线上的第一天,夏天比冬天的第一天,由于地球的轴向倾斜。这两个的组合效应导致平均太阳能加热的戏剧性的差异观察夏季和冬季之间远离赤道的纬度。今年太阳能加热通过地方差异的主导因素是决定赛季随着地球绕着太阳转,而不是比较细微的差别在地球和太阳之间的实际距离。
图形比较,看看这些页面上的太阳能功率密度测量图,从一个气象站位于约36.2°北:
2014年12月20日(至日的前一天,因为实际的冬至是多云)
2014年6月22日(一天至日,由于云在冬至。)
我会将图形复制到这篇文章,但他们版权归网站,所以你必须访问链接和向下滚动到功率密度图。注意图中明显的噪声主要是由于云简要经过。
这些曲线下的区域(即单位面积上的总太阳能)每天大约是2.4千瓦·人力资源/ m2冬天的开始和7.3千瓦·人力资源/ m2在夏天的开始。至少,这是他们会有什么没有云的方式。