O ângulo de elevação do Sol

O meio-dia solar é o ponto onde o Sol estará mais alto no céu numa determinada localidade. Para encontrar o angulo de elevação solar deste ponto é necessário determinar a latitude do local e o dia do ano.

Como a Terra é inclinada, o dia do ano determinará o angulo de elevação solar ao meio-dia, uma vez que o Sol, durante o curso de um ano, sempre estará entre os trópicos (alguma posição entre 23,43 N – Trópico de Câncer, e 23,43 S – Trópico de Capricórnio). Existem 4 valores que conhecemos intuitivamente. são eles: o primeiro dia do inverno, verão, outono e primavera.

Utilizando como exemplo a cidade de Brasília, DF, cuja posição é 15,79 graus decimais de latitude sul, encontra-se o ângulo de elevação solar no primeiro dia do inverno, verão, outono e primavera, como descrito a seguir:

Qual é o ângulo de elevação do Sol ao meio-dia solar em Brasilia no primeiro dia de verão do hemisfério sul?

Brasília está na latitude 15,79 S, enquanto o Sol está diretamente acima da latitude 23,43 S no Trópico de Capricórnio, num angulo de 90 graus. A diferença entre essas duas latitudes é de 7,64 graus. o ângulo de elevação solar ao meio-dia no primeiro dia de verão em Brasília é: 90 -7,64 = 82,36 graus.

Primeiro dia de verão no hemisfério sul: 22 de dezembro de 2019 – 12:10 h
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https://www.timeanddate.com/astronomy/night/brazil/brasilia

Qual é o ângulo de elevação do Sol ao meio-dia solar em Brasília no equinócio?

O equinócio ocorre no primeiro dia do outono e da primavera. Nos dois momentos, o Sol passa diretamente acima do meio-dia solar no equador na latitude zero. A diferença entre a latitude de Brasília e o equador é:

15,79 – 0 = 15,79 graus.

Assim, o ângulo do sol ao meio-dia solar no equinócio de Brasilia, é:

90 – 15,79 = 74,21 graus.

Equinócio de 30 de março de 2019 – 12:11 h
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Equinócio de 23 de setembro de 2019 – 12:11 h
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Equinócio de setembro

Qual é o ângulo de elevação do Sol ao meio-dia solar em Brasilia no primeiro dia de inverno?

No primeiro dia de inverno, o Hemisfério Sul está inclinado em relação ao Sol em sua extensão máxima. Enquanto é inverno no hemisfério sul, será verão no hemisfério norte. O angulo de elevação do Sol ao meio-dia solar está diretamente acima de 23,43 N neste dia no Trópico de Câncer. A diferença entre a latitude de Brasília e o Tropico de Câncer é 15,79 + 23,43. Os valores são adicionados, pois estão em diferentes hemisférios, resultando em 39,22 graus.

Assim, o ângulo do Sol ao meio-dia solar no primeiro dia de inverno em Brasília é de 90 – 39,22 ​​= 50,78 graus.

Primeiro dia de inverno no hemisfério sul: 21/06/2019 – 12:12 h
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Com um ângulo do Sol tão baixo, mesmo no meio do dia solar, não é surpresa que o clima mais frio ocorra no inverno.

Todas as coordenadas estão em graus decimais

Fontes:

http://www.theweatherprediction.com/astronomy/