概念と仕組み
地球の自転軸は、公転軌道面に垂直な方向に対して傾いています。1年を通して軸の向きがほぼ保たれるため、各半球が受ける日射の条件が変わります。
太陽が高く、日が長い場合、1平方メートルあたり1日に受け取るエネルギー量は増加する。これは、単に夏の間に太陽と地球の距離が近くなるためではない。
関係式と成立条件
南中時の太陽高度は、緯度φと太陽赤緯δを使って90°−|φ−δ|と表せます。極地方では、太陽が昇り続ける白夜や、沈んだままの極夜も生じます。
実験は円軌道と固定した自転軸の向きを仮定します。実際の季節の気温は、海洋や大気の熱容量、地形、熱的な時間遅れによって、日射の変化と完全に同時には変わりません。
仮想実験で読み取る変化
軸の傾きが日照の季節差を作ります。二つの半球は反対の季節であり、極地では太陽が負けないか、浮かぶことができません。
円軌道と固定自転軸を想定します。大気屈折・太陽円盤サイズ・地形・軌道二心率は省略します。陰数南中高度は太陽が地平線の下であることを意味します。 0°勾配では、極は太陽の中心が地平線に沿っているので、昼の長さを境界慣例である12hで表します。
重要な関係式と記号
h=90−|φ−δ| · cos H=−tan φ·tan δ
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| φ | 観測地の緯度 | ° |
| δ | 太陽赤緯 | ° |
| h | 南中時の太陽高度 | ° |
例で確かめる
北緯37.5°、地軸の傾き23.5°のとき、夏至の南中高度は？
下の太陽赤緯δ=23.5°なので90−|37.5−23.5|=76°です。同じ時、南緯37.5°は29°です。
よくある誤解
- 北半球が夏だからといって南半球も夏になるわけではなく、両半球の季節は逆になります。