A intensidade da radiação solar, em qualquer lugar à superfície do globo, depende de numerosos factores, entre os quais o ângulo de incidência dos raios solares, a massa atmosférica por eles atravessada, a duração do dia natural e a insolação.
Em resultado dos movimentos de rotação e de translação da Terra, o ângulo de incidência varia ao longo do dia, do ano e com a latitude. É um factor fundamental porque ele é o principal responsável pelas variações diurnas, anuais e latitudinais da intensidade da radiação solar e, em consequência, da temperatura.
Assim, a quantidade de radiação solar recebida pela superfície terrestre, depende da massa atmosférica que os raios solares têm que atravessar. Como já referimos, uma parte da radiação solar perde-se na atmosfera por absorção, reflexão e difusão. Estas perdas são então tanto maiores quanto maior for o valor de massa atmosférica.
Para além do ângulo de incidência e da consequente massa atmosférica atravessada, a duração do dia natural é também condicionante da quantidade diária da energia solar recebida por unidade de superfície.
Com efeito, devido ao movimento de translação da Terra e à inclinação do seu eixo sobre o plano da sua órbita (23º, 27´), a duração dos dias e das noites varia ao longo do ano em todos os lugares do nosso planeta. A exceção é no equador, onde os dias e as noites são sempre iguais. Evidentemente que, num determinado lugar, quanto maior for a duração do dia, mais tempo o Sol estará acima do horizonte, logo maior será a quantidade de energia solar recebida por unidade de superfície.
Por sua vez, durante um dia natural (desde o nascimento do Sol ao seu ocaso) a intensidade de radiação solar vai variando, na sua intensidade, devido à variação do ângulo de incidência e da massa atmosférica atravessada. Deste modo:
- ao nascer do Sol, o ângulo de incidência é zero, ou seja, o lugar não recebe energia solar;
- à medida que o Sol se eleva no horizonte até ao meio-dia-solar (que não coincide necessariamente com o meio-dia cronológico), o ângulo de incidência vai aumentando ao mesmo tempo que diminui a massa atmosférica atravessada, pelo que a quantidade de energia recebida por unidade de superfície vai aumentando – maior temperatura;
- ao meio-dia-solar o ângulo de incidência atinge o seu valor máximo diurno e a massa atmosférica o seu mínimo. Deste modo, a intensidade da radiação solar é máxima;
- a partir do meio-dia-solar o ângulo de incidência começa a diminuir, e a massa atmosférica a aumentar, logo diminui a quantidade de energia recebida por unidade de superfície;
- no momento do ocaso, o ângulo de incidência volta a ser nulo.
Ora, a temperatura também varia anualmente. Devido ao movimento de translação da Terra, o Sol descreve as suas órbitas diurnas aparentes em volta da Terra, entre o Trópico de Câncer e o Trópico de Capricórnio, nunca passando para além destes paralelos. Assim, para se entender a variação anual da radiação solar, é importante frisar que esta é diferente conforme se trate das zonas extratropicais ou da zona intertropical.
Assim, do solstício de Dezembro ao solstício de Junho, o Sol movimenta-se para norte, até atingir o Trópico de Câncer logo, o ângulo de incidência ao meio-dia-solar vai aumentando, ao mesmo tempo que diminui a massa atmosférica. Por outro lado, a duração do dia natural aumenta, do que resulta um aumento da quantidade diária de radiação solar.
A situação intermédia, em termos de radiação solar recebida, acontece quando o Sol está sobre o equador - equinócio - momento do ano em que, em todos os lugares da Terra, o dia e a noite têm a mesma duração. O primeiro equinócio ocorre em 21 de Março.
No solstício de Junho (data em que o Sol se encontra sobre o Trópico de Câncer e portanto o mais a norte possível), o ângulo de incidência e a duração do dia natural atingem o seu valor máximo no hemisfério norte. A massa atmosférica atravessada pela radiação solar o reduz-se ao mínimo, pelo que a radiação solar recebida atinge o seu valor mais elevado.
Do solstício de Junho ao solstício de Dezembro, o Sol “desloca-se” para sul. Em consequência, diminui o ângulo de incidência, diminui o numero de horas de sol, e aumenta a massa atmosférica atravessada pela radiação solar.
Em 21 ou 22 de Setembro dá-se o segundo equinócio - momento a partir do qual a duração do dia passa a ser inferior à da noite no hemisfério norte.
No solstício de Dezembro (quando o Sol se encontra no Trópico de Capricórnio, o mais a sul possível), o ângulo de incidência e a duração dos dias no hemisfério norte atingem o seu mínimo e a massa atmosférica o seu valor máximo.
No hemisfério sul tudo se passa de modo inverso. Portanto, os períodos de menor radiação solar deste hemisfério ocorrem no meses de verão do hemisfério norte e os meses de maior calor ocorrem simultaneamente com o inverno do hemisfério norte
Fontes: Wikipédia // Gary A. Smith, Aurora Pun - Prentice Hall, Inc. 2003 / 2005.