. Se observa que los rayos del Sol forman un ángulo de 33.0° con la vertical debajo del agua. ¿En qué ángulo sobre el horizonte está el Sol?
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Respuesta:
1*sinθ=1.33*sin33°
θ=arcsin(1.33*sin33°/1)
θ=46.41°
Explicación:
La intensidad de la luz del Sol que llega a la superficie terrestre (Irradiancia) disminuye cuando el sol se aleja de la posición vertical (zenit). Esto ocurre para dos razones:
Variaciones en la extensión del área radiada: Conforme el Sol se aleja del zenit (h < 90º) los rayos solares se proyectan sobre el plano aumentando el área irradiada mientras se mantiene un flujo de energía constante.
Longitud del camino recorrido. La longitud del camino que recorre el rayo de Sol aumenta conforme disminuye la altura solar y como se desplaza a través de un grosor más grande de atmósfera también aumenta la pérdida de energía por absorción y reflexión.
Las flechas amarillas representan el flujo de radiación solar en el plano horizontal (I0). Si los rayos solares caen verticalmente sobre la superficie terrestre, la intensidad de la radiación es mayor que si lo hacen oblicuamente, pues el mismo flujo de radiación se ha de repartir sobre una superficie mayor.
La irradiancia (I) en el plano inclinado depende de la altura solar (h): I = I0 · sen h
La radiación solar calienta la superficie terrestre con mayor o menor efectividad en función de la altura del Sol sobre el horizonte.
Cuando un haz de radiación solar, con una sección de 1 m2, alcanza el suelo durante el Solsticio de Verano a una latitud de 40º N, ésta se reparte sobre un área de 1.04 m2, mientras que durante el Solsticio de Invierno lo hace sobre un área de 2.24 m2.
Durante el invierno, 1 m2 de superficie terrestre recibe menos de la mitad de la energía que recibe durante el verano, razón por la cual el ambiente resulta más frío.