Informazioni su questo esperimento
Sposta un sito di osservazione a mezzogiorno tra diverse latitudini e lungo un calendario annuale approssimativo. Confronta l’angolo della luce solare, l’irradianza solare a mezzogiorno, la durata del giorno e l’irradianza media giornaliera. Lo stesso Sole può fornire un flusso minore a mezzogiorno, ma una giornata più lunga alle alte latitudini. Il grafico confronta la data selezionata con un riferimento dell’equinozio al di sopra dell’atmosfera.
Obiettivi di apprendimento
- Mettere in relazione la latitudine e la declinazione solare con l’altezza del Sole a mezzogiorno
- Confrontare l’irradianza a mezzogiorno con l’energia ricevuta nell’arco di un’intera giornata
- Individua il giorno polare e la notte polare nel modello geometrico ideale
- Spiega perché i tropici sono più caldi dei poli in base all’angolo di incidenza della luce solare.
- Spiega le stagioni come conseguenza dell’inclinazione dell’asse terrestre, non della distanza della Terra dal Sole.
Come si usa
- 1Seleziona l’impostazione dell’equinozio e confronta l’equatore con i 40 gradi nord e i 40 gradi sud.
- 2A 40 gradi nord, confronta le impostazioni del solstizio di giugno e del solstizio di dicembre.
- 3Spostati a 80 gradi nord a giugno e a dicembre. Confronta la durata del giorno e l’altezza del Sole a mezzogiorno.
- 4Riproduci un anno e confronta i cambiamenti stagionali alla stessa latitudine. Ricorda che il calendario e l’orbita sono approssimazioni.
- 5Confronta l’irradianza media giornaliera al Polo Nord e all’equatore durante il solstizio di giugno. Quale è maggiore e perché?
Il modello
Ipotesi
- L’irradianza solare perpendicolare ai raggi è fissata a 1361 W/m². La Terra segue un’orbita circolare, quindi le variazioni della distanza sono tralasciate.
- La declinazione segue un calendario didattico sinusoidale di 365 giorni. Non è un calcolatore preciso degli orari dell’alba o del calendario.
- Sono esclusi l’assorbimento atmosferico, le nuvole, la rifrazione atmosferica, l’albedo della superficie e il terreno.
- La latitudine è limitata a 80 gradi nord o sud. Gli angoli e la durata del giorno descrivono il centro geometrico del Sole, non il disco solare visibile rifratto.
Provalo in classe
- Q1Perché un’estate polare può avere giornate lunghe anche quando il Sole a mezzogiorno rimane relativamente basso?
- Q2Perché le latitudini nord e sud sono simmetriche sulla curva dell’equinozio?
- Q3Un’elevata irradianza a mezzogiorno è sufficiente per dedurre l’energia ricevuta durante il giorno?
- Q4Perché in Australia è estate quando in Canada è inverno?
- Q5Perché l’Artico rimane freddo anche in piena estate, pur ricevendo molta luce solare al giorno?
Domande frequenti
Sono questi i watt solari che raggiungono il suolo?
No. Sono valori geometrici al di sopra dell’atmosfera su una superficie orizzontale. L’irradianza effettiva al suolo dipende anche dall’atmosfera, dal meteo e dal terreno locale.
Perché l’altezza del Sole a mezzogiorno può essere negativa?
Durante la notte polare, il Sole può rimanere sotto l’orizzonte anche a mezzogiorno solare. In tal caso, l’irradianza a mezzogiorno viene impostata a zero e la durata geometrica del giorno è zero.
Le stagioni sono causate dal fatto che la Terra è più vicina al Sole?
No. In realtà la Terra è più vicina al Sole all’inizio di gennaio, durante l’inverno dell’emisfero boreale. Le stagioni sono dovute all’inclinazione di 23,4° dell’asse terrestre, che nel corso dell’anno modifica l’angolo della luce solare e la durata del giorno.