Päikesenurk — mis see on ja kuidas see mõjutab kliimat ja aastaaegu

Päikesenurk selgitatud: kuidas päikese asend Maa suhtes mõjutab kliimat, aastaaegu, päevapikkust ja soojusenergia jaotust.

Päikesenurk on nurk, mille all päikesevalgus langeb Maale teatud ajal ja kohas. Tavapäraselt räägitakse kahest seotud mõistest: päikese kõrgus (päikese kõrgus horisondi suhtes) ja päikese zenitnurk (kaugus otse üleval olevast punktist). Hommikul tõuseb Päike, on kõige kõrgemal keskpäeval ja loojub õhtul; selle liikumise käigus muutub päikesenurk pidevalt.

Maa telje kallakust põhjustatud päikesevalguse nurga hooajaline muutumine on põhiline mehhanism, mille tulemuseks on nii soe ilm kui ka päeva pikkus. Maa telje kallak (ligikaudu 23,4°) muudab seda, kus ja millal Päike tundub taevas kõrgem või madalam — sellest tekivad aastaaegadel tuntud erinevused.

Kuidas päikesenurk mõjutab soojusenergia hulka

Päikesenurga tähtsus tuleneb sellest, kui palju pinnale langev energiahulk sõltub valgustuse kaldenurgast. Kui päike paistab kõrgelt (väike zenitnurk), jaguneb valgus väiksemale pindalale ja toob kaasa suurema intensiivsuse; kui Päike on madalal, langeb sama energia laiemale alale ja intensiivsus väheneb. Lihtsustatud kujul on saabuv soojusenergia ligikaudu proportsionaalne cos θ-ga, kus θ on päikese zenitnurk.

Lisaks mõjutab nurk õhu teekonna pikkust läbi atmosfääri: madalal paikneva Päikese valgus läbib rohkem atmosfääri, mis suurendab hajumist ja neeldumist. Seetõttu on hommikud ja õhtud punasemad ning maapind saab vähem otsest soojust kui päeval, mil Päike on kõrgel.

Mõju aastaaegadele ja päevale

• Aastaaegade tekke põhjus: kui Maa telg on pööratud vastavalt Päikese suhtes, osades piirkondades langeb Päike kõrgemalt (suvi) ning teistes madalamalt (talv). See muudab keskmist temperatuuritaset ja päevapikkust.
• Päevale ja ööle: päevad on suvel pikemad, sest Päike tõuseb kõrgemale ja liigub kauem horisondi kohal; talvel on päevad lühemad ja Päike madalamal.
• Polaaralad: polaarpäevad ja -ööd tekivad seetõttu, et kõrgetel laiuskraadidel püsib Päike mitu päeva või nädalaid üle või all horisondi.
• Sooltõusud (equinox) ja pööripäevad (solstices): võrdsed päevad ja ööd ekvinoksidel, maksimaalne kaldenurk pööripäevadel — need hetked määravad aastaseid tsükleid.

Kliima-, bioloogia- ja inimtegevuse tagajärjed

Päikesenurk mõjutab piirkondlikku kliimat ja sellest sõltuvaid ökosüsteeme. Kõrgemad päikesenurgad soodustavad intensiivsemat aurustumist, taimede kasvu ja suuremat fotosünteesiaktiivsust; madalamad nurgad tekitavad külmemaid tingimusi ning pärssivad kasvuperioodi pikkust.

Inimtegevuses on päikesenurgal praktiline tähtsus:

• päikeseenergiasüsteemide planeerimisel — päikesepaneelide optimaalne kalle ja suund sõltuvad päikesenurgast;
• põllumajanduses — kasvuperioodid ja külmakahjustuste riskid on seotud päikesenurga hooajalise muutusega;
• hoonete projekteerimisel — akende, varjude ja soojusisolatsiooni kavandamisel arvestatakse Päikese kõrgusega aastaringselt;
• energia- ja kliimamõjude hindamisel — piirkondade soojusbilanss sõltub otseselt saabuvast soojusenergia hulgast.

Lühikesed näited ja praktiline mõtlemine

• Ekvaatoril võib Päike mõnel ajal aastas olla peaaegu otse üleval — päikesenurk kõrge, pinnale langev energia maksimaalne.
• Kesk-Euroopas on talvisel pööripäeval päikese kõrgus päeval madal, mistõttu temperatuurid on tavaliselt madalamad kui suvel.
• Polaaraladele iseloomulikud pikad talved ja lühikesed suved tulenevad sellest, et Päike püsib suure osa ajast madala nurga all või üldse silmapiiri all.

Kokkuvõttes on päikesenurk üks lihtsamaid, ent samas kõige mõjukamaid tegureid, mis määravad ära kohaliku temperatuuri, aastaaegade vaheldumise, päeva pikkuse ja paljude inimtegevuste tingimused. Selle mõistmine aitab paremini planeerida nii igapäevaseid otsuseid (nt küttimine, aiandus) kui ka suuremaid projekte (nt linnaarhitektuur, taastuvenergia lahendused).

Otsing