Effetti dei moti della Terra sulla radiazione solare

Tra le piu' importanti conseguenze del moto di rotazione e del moto di rivoluzione della Terra che comportano effetti significativi sulla radiazione solare va preso in considerazione:

• il moto diurno apparente del Sole - nel suo moto apparente, il Sole sembra che ogni giorno sorga ad est, effettui un movimento di salita lungo un arco di circonferenza nel cielo, raggiunga il punto piu' alto (mezzogiorno), per poi ridiscendere e tramontare ad ovest:

Moto apparente del Sole.

A causa del moto apparente del Sole la radiazione solare arriva in un determinato luogo sulla superficie terrestre con diverse angolazioni durante il giorno.

• l'alternarsi delle stagioni - la porzione di Terra esposta alla radiazione solare varia con le stagioni, poiche' cambia la sua posizione rispetto al Sole a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano dell'eclittica (piano su cui giace l'orbita della Terra attorno al Sole). Da cio' dipendono due effetti di entita' diversa a seconda della latitudine:

  - la durata del di' e della notte varia nel corso dell'anno (tranne all'Equatore):

  se l'asse di rotazione terrestre fosse perpendicolare al piano dell'eclittica, il circolo di illuminazione (circonferenza che separa l'emisfero illuminato della Terra da quello in ombra) passerebbe sempre per i Poli e taglierebbe esattamente in due parti uguali tutti i paralleli. Quindi, per tutto l'anno ed in ogni punto della Terra, il di' e la notte avrebbero la stessa durata, cioe' 12 ore ciascuno. Invece, poiche' l'asse terrestre e' inclinato rispetto al piano dell'eclittica, il moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole fa variare la posizione del circolo di illuminazione, determinando la diversa durata del di' e della notte nel corso dell'anno nei vari luoghi della Terra. In base a queste variazioni l'anno e' stato diviso in 4 stagioni.

  Nell'Emisfero Boreale, in inverno il Sole sorge piu' tardi e tramonta prima che in estate (nell'Emisfero Australe avviene il contrario). La differenza tra di' e notte aumenta man mano che ci si allontana dall'Equatore, dove il di' e la notte durano 12 ore ciascuno, tutti i giorni dell'anno. Ci sono pero' due giorni dell'anno durante i quali il di' e la notte hanno la stessa durata ovunque, questi giorni sono l'equinozio di primavera (21 marzo) e l'equinozio d’autunno (23 settembre). La durata massima del di', nell'Emisfero Boreale, si ha il 21 giugno, solstizio d'estate e la durata minima si ha il 22 dicembre, solstizio d'inverno. Nell'Emisfero Australe avviene il contrario, ossia al solstizio d'estate corrisponde il di' piu' breve ed al solstizio d'inverno quello piu' lungo. Le variazioni della durata del di' durante l'anno, cioe' del numero di ore in cui il Sole scalda le varie zone del pianeta, influenzano la temperatura dell'aria e di conseguenza anche il loro clima.

  - l'altezza del Sole non è costante, ma varia di giorno in giorno e di ora in ora:

Fonte immagine: http://www.ipsiameroni.it/files/a_s_2016_2017/Compiti1617/Donnoli/geografia_astronomica

Questo fatto determina una variazione notevole dell'intensita' della radiazione solare che colpisce, nei diversi periodi dell'anno, una data localita', specie se lontana dall'Equatore. In particolare, bisogna considerare che il Sole irradia con la massima intensita' una superficie quando questa e' perpendicolare ai raggi in arrivo. Quando i raggi solari incidono su di una superficie con un angolo diverso dalla perpendicolarita', si disperdono su una superficie piu' grande con conseguente minore intensita'. Essendo la Terra una sfera, solo le aree vicine all'Equatore, al mezzogiorno locale, si vengono a trovare pressoche' perpendicolari ai raggi in arrivo; diversamente la luce forma un angolo con la superficie.

La diminuzione dell'angolo di incidenza con l'aumento della latitudine riduce l'irradianza solare.

Il grafico mostra come la energia solare ricevuta al mezzogiorno locale di ogni giorno durante l’anno cambia con la latitudine. All’Equatore (linea grigia) il picco cambia molto poco durante l’anno. Più a Nord (linee blu) ed anche a Sud (linee verdi) i cambiamenti stagionali sono molto accentuati. (NASA illustration by Robert Simmon).

Altri fattori che provocano una variabilita' della radiazione solare

CONDIZIONI ATMOSFERICHE (sereno/nuvoloso) - si tratta di un parametro irregolare legato prevalentemente all'influenza delle nubi, le quali, in condizioni di intensa copertura nuvolosa, schermano completamente i raggi del Sole.

La tabella riportata di seguito mostra come la radiazione solare globale e la sua percentuale, tra diretta e diffusa, dipendano dalle condizioni atmosferiche:

Fonte immagine: www.consulente-energia.com

La radiazione diretta, preponderante rispetto alla diffusa in condizioni di cielo sereno, tende a ridursi all'aumentare dell'umidita' e della nuvolosita' presente nell'aria, fino ad annullarsi in condizioni di cielo completamente coperto. In queste ultime condizioni, anche se in minima parte, esiste comunque una piccola radiazione solare frutto della sola componente diffusa.