Pergunte ao Ethan #42: O Sol é mais brilhante no verão?
Crédito da imagem: Ken Tape, do Winter Solstice em Fairbanks, Alasca.
Se sim, por que, e se não, por que se sente assim?
Quanto mais brilhante você for, mais terá que aprender. – Dom Herold
Com as estações chegando ao extremo – verão no Hemisfério Norte e inverno no Sul – você provavelmente está ansioso por uma de duas coisas:
- Dias quentes, longos, claros e ensolarados, ou
- dias frios, curtos, tristes, bons para passar dentro de casa.
Mas o que é que torna os dias assim? E eles são realmente dessa forma, ou partes disso são apenas nós nos enganando? Você continuou a enviar seus perguntas e sugestões , e o Ask Ethan desta semana é cortesia de Jim Joyce, que pergunta:
No verão, parece sempre que a intensidade da luz do sol é mais brilhante. ... No entanto, dada a mudança relativa da distância de um local ao sol durante o ano, existe alguma diferença significativa na intensidade? E quanto às mudanças de distância ao longo de nossa trajetória elíptica orbital?
Sem dúvida, a diferença entre o que o Sol está fazendo durante o Solstício de Verão e o Solstício de Inverno é incrivelmente pronunciada.
Crédito da imagem: Mel of By Example, recuperada de Tad em http://bloomingrock.com/2010/04/06/the-single-most-important-energy-saving-strategy-in-phoenix/ .
Para nós que vivemos fora nos trópicos - com latitudes superiores a 23,4° - estamos acostumados ao Solstício de Verão como o único dia do ano em que o Sol passa mais perto diretamente à sobrecarga do que qualquer outro. No Solstício de Inverno, por outro lado, a altura máxima do Sol no horizonte é de 46,8°. mais baixo do que no Solstício de Verão.
Isso não é apenas uma diferença que você pode ver, é uma diferença que você pode sentir claramente em termos de calor!
Crédito da imagem: James Imamura da Universidade de Oregon, via http://zebu.uoregon.edu/~imamura/121/lecture-2/annual.html .
Não há dúvida de que o Sol, quando está diretamente acima, parece mais intenso do que quando está mais baixo no céu. É por isso que – embora haja um atraso à medida que a atmosfera aquece – é quase sempre mais quente perto e depois do meio-dia do que de manhã ou após o pôr do sol.
Mas a luz do Sol é realmente mais intensa?
Crédito da imagem: Consórcio SOHO-EIT, ESA, NASA.
Dificilmente. Você provavelmente já ouviu muito sobre a variabilidade do Sol e as variações na irradiância solar ao longo do tempo. O que a maioria das pessoas não percebe é que isso é verdade: o Sol faz variam em seu brilho ao longo do tempo, mas essas variações são minúsculo ! Em média, no topo da atmosfera da Terra, a energia por unidade de área que recebemos do Sol é de 1.365,5 Watts/m^2 quando o Sol emite em sua energia mínima e 1.366,5 Watts/m^2 quando o Sol está no máximo.
Crédito da imagem: NASA Goddard Institute for Space Studies, recuperado de Protons for Breakfast at http://protonsforbreakfast.wordpress.com/2010/12/03/solar-variability/ .
Em outras palavras, é verdade que a produção de energia do Sol varia, mas apenas em ~ 0,1% ! Isso é muito pequeno para causar qualquer mudança no que sentimos.
Por outro lado, você pode começar a se perguntar sobre a proximidade da Terra com o Sol. Nossa órbita não é um círculo perfeito; muito pelo contrário, somos uma elipse! É possível que, quando a Terra está mais próxima do Sol, essa radiação extra devido à nossa proximidade nos faça sentir essa intensidade solar extra?
Crédito da imagem: 1999-2014 Michael Pidwirny, de Geografia Física da http://www.physicalgeography.net/fundamentals/6h.html .
Isso também é um efeito muito pequeno. Quando estamos mais próximos do Sol, recebemos uma luz cerca de 6% mais intensa (porque a intensidade é proporcional ao inverso da distância ao quadrado) do que quando estamos mais distantes. É verdade que 6% é um Muito de número maior que 0,1%, mas ainda insignificante; a Terra está quase em seu ponto mais distante do Sol, mas o Hemisfério Norte está tão quente quanto durante todo o ano!
Em vez disso, existem dois efeitos que dominam, e eles não estão apenas intimamente relacionados, eles surgem por causa do mesmo fenômeno: inclinação axial !
Crédito da imagem: Larry McNish / RASC Calgary Centre.
É verdade que, não importa quando estamos falando, a luz do Sol incidente na Terra é de cerca de 1366 Watts/metro^2, com essa variação de 0,1% graças às propriedades intrínsecas do Sol e essa variabilidade de 6% devido à distância da Terra. Mas considere isto: quando a luz do Sol atinge a Terra, se o Sol for ouvido diretamente, todos esses 1366 Watts por metro quadrado atingirão a atmosfera da Terra onde você estiver. Mas se o Sol estiver em um ângulo, você terá que lidar com essa energia sendo espalhada por um ainda maior área.
Para aqueles que se lembram de sua trigonometria, a quantidade de luz solar por unidade de área que atinge o topo da atmosfera da Terra onde você está agora é esse número inicial - 1366 ± 0,1% ± 6% - multiplicado pelo cosseno do Sol ângulo do zênite!
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Pengo, via http://en.wikipedia.org/wiki/Effect_of_sun_angle_on_climate#mediaviewer/File:Oblique_rays_04_Pengo.svg .
Essa variação de 6,1% equivale a apenas uma diferença de 3,5° no máximo quando você está falando sobre o ângulo do Sol no céu. De longe, este é o efeito dominante: a inclinação axial significa que a energia do Sol está espalhada por uma região maior da superfície da Terra e, portanto, menos atinge você.
Não basta fazer o Sol aparecer significativamente mais escuro, mas na medida em que se sente? Isso é fácil de notar.
Mas eu disse que havia dois efeitos, e a energia do Sol sendo espalhada por uma área de superfície maior da Terra é apenas uma. O outro é algo que acontece toda vez o Sol está no céu: tem que viajar pela atmosfera!
Crédito da imagem: Bob King (AstroBob) de http://astrobob.areavoices.com/2012/08/26/what-color-is-the-sun/ .
A atmosfera não é apenas eficaz em dispersar a radiação, é mais eficaz nisso à medida que a luz passa cada vez mais! Quando o Sol é ouvido diretamente (em um ângulo de 90°), ele só precisa passar por nossos cerca de 100 km de atmosfera. Mas se o Sol estiver em um ângulo de apenas 45°, ele passa por 141 km de atmosfera, diminuindo ainda mais a intensidade.
Na verdade, ao minha latitude centro-norte de aproximadamente 45°, a luz solar só passa por 67 milhas (108 km) de atmosfera ao meio-dia no solstício de verão, mas colossais 168 milhas (272 km) ao meio-dia no solstício de inverno: quase três vezes mais !
Crédito da imagem: usuário faaasteddie do Programa de Recompensas da Marriott, via http://www.rewards-insiders.marriott.com/docs/DOC-1581 .
Esta é a mesma razão pela qual o nascer e o pôr do sol podem ser belos e luminosos pontos turísticos, mas são nojento para sentir o calor do Sol. Portanto, não é nossa proximidade com o Sol, nem variações em nossa própria estrela-mãe que fazem com que a luz pareça diferente, mas sim como os raios diretos do Sol são quando atingem nossa porção da Terra, bem como por quanto de nossa atmosfera eles devem passar.
Obrigado por uma ótima pergunta, Jim, e não se esqueça de enviar sua perguntas e sugestões aqui; o próximo Ask Ethan pode ser tudo por sua causa!
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