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赤道上太阳能的日变化比极地大!
张学文 2021 04 17
最近注意到气温的日变化究竟是高纬度大,还是低纬度大是个应当分析讨论的问题。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1280518 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1281728 ,我的这个分析的一个立足点就是极地气温没有日变化,所以气温日变化最大的地点应当在热带。
其实大家都认可:有太阳气温就高(夜间气温低)。所以太阳高度的日变化大应当对应气温的日变化也大。好,现在我们就分析分析赤道与北极的太阳能的日变化情况。
根据气象书籍的介绍,在不考虑地球与太阳的距离的年变化的情况下,任何时刻的地平面的太阳能S由如下公式表达(忽略大气对它的吸收等等的影响)
S=S0(sinφsinδ+cosφcosδcosω)
这里S0是太阳能常数,φ是当地的纬度,δ是当天的赤纬值(一年中它缓慢地变化于正负23度之间)而ω是当地当时的时角(即地方时的时间,中午它=0)。
下面我们分析这个公式:
在赤道上其纬度为0,根据以上公式因为sin0=0,cos0=1所以太阳能简化为
S=S0 cosδcosω
显然,在赤道上的中午(ω=0,所以cosω=1)于是太阳能最强,它是
S=S0 cosδ
而它也就是太阳能在一天中的最大值,而太阳能的最小值=0(夜间),所以赤道上的太阳能的日较差= S0 cosδ
即赤道地区太阳能的日较差仅与当天的赤纬值有关。当赤纬=0时(春分,秋分)赤道太阳能的日较差=S0,当赤纬出现于正负23度之间时,其日较差介于S0与S0乘以0.92之间(cos23度=0.92)。
下面分析在极地的太阳能公式,这时极地纬度=90度,由于cos90度=0,而其sin值=1,所以上面的瞬时太阳能公式简化为
S=S0 sinδ
此公式里没有时角的地位,这表示太阳能没有日变化而仅随着赤纬在一年中的慢变化而变化。而且当赤纬小于0时,其太阳能应当是0,而不可能是负值。简单地说,就是极地的太阳能没有日变化,仅在暖半年慢慢的有季节变化。
根据以上分析,太阳能的日变化显然赤道上最大,而极地的太阳能没有日变化(仅有年变化)。
鉴于气温主要受太阳能的影响。赤道上太阳能的日变化最大,应当导致(一般而言)气温在赤道附近的日变化大,而极地则气温没有日变化。
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GMT+8, 2024-7-18 16:26
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