Painel inferior direito Escolhando a opção Ângulo de incidência da luz solar (sunlight angle)

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João Vítor Fartaria Carneiro
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1 Estações do ano e a Ecliptica Trabalhe através do material introdutório na página entitulada Orbits and Light. Abra o Seasons and Ecliptic Simulator. Note que há três painéis principais (esquerda, superior direita, inferior direito) cada um deles tem duas vistas diferentes. Os controles estão na parte inferior do simulador e afetam mais do que um painel. Click start animation e então o movimente através de seis possíveis visualizações (duas para cada painel) para obter uma ideia geral das capacidades do simulador. Nós trabalharemos com cada uma dessas seis visualizações separadamente. Experimente os vários métodos para avançar o tempo no simulador. Você pode clicar o botão start/stop animation, arrastar o selecionador do tempo, ou então tanto o Sol quanto a Terra no painel esquerdo para avançar o tempo. Note que essa animação não ilustra a rotação da Terra. Como os períodos de rotação e de translação são muito diferentes não é possível mostrar ambos simultaneamente. Painel esquerdo Escolhendo a opção Vista da órbita (orbit view) Pratique clicando e arrastando nesse painel para mudar a perspectiva. Mude a perspectiva para que você possa olhar diretamente o plano da órbita terrestre. Clique labels. Note que você pode ver como os raios solares incidem em latitudes diferentes ao longo do ano acompanhando também o que ocorre nos os outros dois painés. Na imagem da direita (solstício de verão no Hemisfério Sul) um observador na Terra vê o Sol abaixo do equador celeste. Coloque o observador (painel superior à direita) na latitude de Porto Alegre, uma latitude entre o Trópico de Capricórnio e o Equador, entre o Equador e o Trópico de Cãncer e em 30ºS. Existem diferenças na incidência dos raios solares? Painel Esquerdo Escolhendo a opção Esfera celeste (celestial sphere) Esta opção mostra a Terra no centro da esfera celeste, o equador celeste e a ecliptica e o Sol. Note que você pode clicar no Sol e arrastá-lo, obtendo também suas coordenadas equatorias celestes (ascenção reta e declinação). Trabalhe com essa vista até você poder criar rapidamente a imagem a seguir os raios solares incidindo na Terra no solstício de verão no Hemisfério Sul.

Painel superior direito Escolhendo a opção Vista do Sol (view from Sun) Esta vista mostra a Terra como vista a partir do Sol ela nos dá a melhor visualização do ponto subsolar localização na Terra

A localização do observador na Terra ao meio dia é indicado por um paralelo vermelho de latitude que pode ser arrastada para novas latitudes (isto afeta a visão do painel inferior direito).

2 Painel superior direito Escolhendo a opção Vista do Sol (view from Sun) Esta vista mostra a Terra como vista a partir do Sol ela nos dá a melhor visualização do ponto subsolar localização na Terra onde os raios solares incidem diretamente. A localização do observador na Terra ao meio dia é indicado por um paralelo vermelho de latitude que pode ser arrastada para novas latitudes (isto afeta a visão do painel inferior direito). É possível que o paralelo vermelho seja uma localidade inacessível nesta vista. Crie a imagem mostrada a seguir um observador na latitude 80º S no solstício de verão (HS). Painel superior direito Escolhendo a opção Vista lateral (view from side) Esta escolha mostra a Terra como vista de uma localidade no plano da eclíptica ao longo de uma linha tangente a órbita terretre. Isto nos permite ver facilmente as regiões da Terra que estão de dia e aquelas que estão na sombra. Arrastando o boneco podemos observar convenientemente a mudança de latitude. Arrastando o boneco até o ponto subsolar colocamos o observador na latitude onde os raios solares incidem diretamente.

Apesar da simulação não conter o movimento de rotação, lembre-se que o boneco está em um planeta que rotaciona com um período de 24h ao redor de um eixo que conecta os polos Sul e Norte.

Como este paralelo de latitude do observador está localizado inteiramente na região sombreada, este observador não verá o sol neste dia.

3 Apesar da simulação não conter o movimento de rotação, lembre-se que o boneco está em um planeta que rotaciona com um período de 24h ao redor de um eixo que conecta os polos Sul e Norte. Logo, 12h depois estaremos no outro lado da Terra. Ajuste o simulador visando a imagem a seguir no solstício de inverno (HS) para um observador a 80º S. Como este paralelo de latitude do observador está localizado inteiramente na região sombreada, este observador não verá o sol neste dia. Painel inferior direito Escolhendo a opção Distribuição dos raios solares (sumbeam spread) Esta opção mostra um cilindro de luz vindo do Sol. O cilindro é projetado sobre uma grade que contém a área sobre a qual a luz solar é distribuida. Quando a mesma quantidade de luz é distribuida sobre uma área maior (que corresponde a uma elipse) a sua intensidade diminui.

Painel inferior direito Escolhando a opção Ângulo de incidência da luz solar (sunlight angle) Esta vista mostra o ângulo com o qual os raios do Sol estão incidindo na Terra.

4 Painel inferior direito Escolhando a opção Ângulo de incidência da luz solar (sunlight angle) Esta vista mostra o ângulo com o qual os raios do Sol estão incidindo na Terra. Ela mostra o ângulo solar ao meio-dia (solar) em relação ao horizonte (a sua altitude). Verifique que quando o observador, ao meio-dia solar, em uma latitude na qual a maioria dos raios solares incidem diretamente, terá o Sol acima de sua cabeça fazendo um ângulo de 90º com o solo. Verifique que quando o observador, ao meio-dia solar, está numa latitude onde poucos raios solares incidem diretamente, a altura do Sol será muito pequena, o que significa que ele está muito próximo ao horizonte.

5 Agora teste seus conhecimentos respondendo as questões abaixo Questão 1: A tabela abaixo contêm entradas para coordenadas do Sol sobre a eclíptica e também a latitude na qual a incidência dos raios solares é direta ou indireta. Use o simulador para completar a tabela Data RA DEC Latitude da incidência direta (altitude solar próxima ou a 90º) 5 de Fevereiro 21 Março 5 Maio 2.9h +16.5º 16.5º N 73.5ºS 21 Junho 5 Agosto 21 Setembro 5 Novembro 21 Dezembro Latitude da incidência indireta (altitude solar 0º) Questão 2: Utilizando os dados da tabela acima, formule regras gerais que relacionem a inclinação dos raios solares com a latitude de incidência direta e indireta. Questão 3: A região entre o trópico de Câncer e o trópico de Capricórnio é comumente conhecida como trópicos. Utilizando os dados da tabela da questão 1, defina o significado desta região. Questão 4: Utilizando os dados da tabela da questão 1, defina o significado da região ao norte do círculo polar ártico comumente conhecido simplesmente como o ártico.

6 Questão 5: Use o simulador para completar a tabela abaixo. Para cada latitude escreva um pequeno parágrafo que descreva as variações de luz solar (estações) que acontecem nesta latitude ao longo do ano. Latitude Descrição do padrão anual de luz solar 0 A altura angular do Sol ao meio-dia acima do horizonte varia de 90 no equinócio vernal até 66,5 no solstício de verão, de 90 no equinócio de outono, e novamente para 66,5 no solstício de inverno. Assim o equador sempre recebe muito diretamente luz solar intensa ao longo do ano, o que explica as temperaturas muito altas. 23,5 S 30 S 66,5 S 90

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