이 실험 소개
정오 관측 지점을 여러 위도와 근삿값 연간 달력의 날짜 사이에서 이동해 보세요. 햇빛의 각도, 태양 정오 복사조도, 낮의 길이, 일평균 복사조도를 비교할 수 있습니다. 같은 태양이라도 고위도에서는 정오 복사속이 낮은 대신 낮이 더 길 수 있습니다. 그래프는 선택한 날짜와 대기권 상단의 분점 기준을 비교합니다.
학습 목표
- 위도와 태양 적위가 정오 태양 고도와 어떤 관계인지 살펴보기
- 정오 복사조도와 하루 동안 받는 에너지 비교하기
- 이상적인 기하학적 모델에서 백야와 극야를 구분합니다
- 햇빛이 비치는 각도의 관점에서 열대 지방이 극지방보다 따뜻한 이유를 설명하세요.
- 계절은 태양과의 거리가 아니라 지구 자전축의 기울기 때문에 생긴다는 점을 설명하세요.
사용 방법
- 1분점 프리셋을 선택하고 적도와 북위 40도, 남위 40도를 비교합니다.
- 2북위 40도에서 6월과 12월의 지점 프리셋을 비교합니다.
- 36월과 12월에 북위 80도로 이동하여 낮의 길이와 정오 고도를 비교합니다.
- 41년을 재생하고 같은 위도에서 계절에 따른 변화를 비교합니다. 달력과 궤도는 근사치라는 점에 유의하세요.
- 56월 하지에 북극과 적도의 일평균 복사조도를 비교하세요. 어느 쪽이 더 높으며, 그 이유는 무엇인가요?
모델
가정
- 광선에 수직인 면의 태양 복사조도는 1361 W/m²로 고정됩니다. 지구는 원형 궤도를 따른다고 가정하므로 거리 변화는 고려하지 않습니다.
- 적위는 365일 주기의 사인 곡선형 교육용 달력을 따릅니다. 이는 정확한 일출 시각이나 달력을 계산하기 위한 도구가 아닙니다.
- 대기 흡수, 구름, 대기 굴절, 지표면 반사율 및 지형은 고려하지 않습니다.
- 위도는 북위와 남위 모두 80도까지로 제한됩니다. 각도와 낮의 길이는 굴절되어 보이는 태양 원반이 아니라 기하학적 태양 중심을 기준으로 합니다.
수업에서 해 보기
- Q1정오의 태양이 비교적 낮은 곳에 머무는데도 극지방의 여름에는 왜 낮이 길까요?
- Q2분점 곡선에서 북위와 남위가 대칭인 이유는 무엇인가요?
- Q3정오의 일사량이 높으면 하루 동안 받는 에너지도 추정할 수 있나요?
- Q4캐나다가 겨울일 때 호주는 왜 여름인가요?
- Q5한여름에 하루 동안 많은 햇빛을 받는데도 북극 지방은 왜 여전히 추운가요?
자주 묻는 질문
이 값은 지표면에 도달하는 태양광의 와트 수인가요?
아니요. 대기권 위 수평면에서의 기하학적 값입니다. 실제 지표면 일사량은 대기, 날씨, 지역 지형에도 영향을 받습니다.
정오의 태양 고도가 음수가 될 수 있는 이유는 무엇인가요?
극야에는 태양이 태양 정오에도 지평선 아래에 머물 수 있습니다. 이때 정오 일사량은 0으로 처리되며, 기하학적 낮의 길이는 0입니다.
계절은 지구가 태양에 더 가까워져서 생기나요?
아니요. 실제로 지구는 북반구가 겨울인 1월 초에 태양에 가장 가까워집니다. 계절은 지구 자전축이 23.4° 기울어져 있기 때문에 생깁니다. 이 기울기는 한 해 동안 햇빛이 비치는 각도와 낮의 길이를 변화시킵니다.