▶  태양의 고도 - 그림자의 길이와 지표면에 닿는 열의 양

 

 

    맞아요. 그림자의 길이와 기온은 태양의 고도에 따라 변해요. 그림자 길이와 기온의 변화는 둘 다 태양의 고도가 변하기 때문에 생기는 현상이기 때문에 그림자 길이의 변화와 기온의 변화는 항상 같이 일어나지요. 그렇다면 태양의 고도가 뭐냐구요? 태양의 고도는 지구 위의 한 지점에서의 지표면과 태양이 이루는 각도입니다.

 

 

    따라서 태양의 고도는 0°에서 90°사이의 값을 갖겠지요.
    이 태양의 고도는 다음 3 가지 조건에 따라 변합니다. (1) 지구의 자전에 의해 한 지역에서도 하루 동안 계속 달라집니다. (2) 같은 시각의 태양의 고도는 일년동안 계속 변합니다. (3) 또 일년 중 같은 날, 하루 중 같은 시각이라도 지역에 따라 달라집니다. 이것은 다음에 나올 [지구의 공전과 계절]에서 설명할 거예요.
    이렇게 태양의 고도가 달라지면 따라서 변하는 것이 여러 가지가 있지만 그림자의 길이와 지표면에 닿는 열의 양이 태양의 고도와 어떤 관계가 있는지 알아보도록 하지요.

 

A. 태양의 고도와 그림자의 길이

    태양의 고도와 그림자의 길이와는 어떤 관계가 있는지 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 해 봅시다. 바닥에 종이를 깔고 막대기를 세운 후 바닥으로부터의 거리는 일정하게 유지하면서 여러 각도에서 손전등을 비추어 보세요.

 

 

 

 

 

 

    위의 실험에서 손전등은 태양에 해당하고 종이는 지표면에 해당합니다. 지표면과 전등 사이의 각도가 90°일 때 바닥에 전등이 만드는 막대기의 그림자가 제일 짧지요. 그리고 손전등과 지표면 사이의 각도가 작아질수록 그림자가 길어 지구요.
    이것을 다시 태양의 고도를 사용하여 다시 말하면 지표면의 한 점에서 태양고도가 높을수록(90°에 가까울수록) 그림자의 길이는 짧아지고, 태양고도가 작을수록 그림자의 길이기 길어집니다.

     

B. 태양의 고도와 지표면에 닿는 열의 양

    햇빛은 빛과 함께 열을 실어 나릅니다. 그래서 빛이 와 닿는 환한 곳은 따듯하고, 빛이 와 닿지 않는 컴컴한 곳은 서늘합니다. 환하면 할수록 많은 양의 빛이 와 닿고 따라서 더 많은 열이 도달하여 더 따듯합니다. 예를 들어 여름에 햇빛 아래에서는 덥고 나무 그늘 아래에서는 시원한 것처럼 이요.

 

 

    그러면 태양의 고도와 지표면이 받는 열의 양과는 어떤 관계가 있는지 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 해 봅시다. 바닥에 종이를 깔고 바닥으로부터의 거리를 일정하게 유지하면서 여러 각도에서 손전등을 비추어 보세요.

 

 

 

 

 

 

    위의 실험에서도 손전등은 태양에 해당하고 종이는 지표면에 해당합니다. 지표면과 전등 사이의 각도가 90°일 때 바닥에 전등이 만드는 환한 곳의 밝기가 제일 환하지요. 그리고 각도가 작아질수록 환한 정도가 줄어들 구요. 환할수록 열도 많이 와 닿는다고 했지요? 따라서 지표면과 전등이 90°를 이룰 때 가장 많은 열이 와 닿고 각도가 작아질수록 적은 양의 열이 와 닿는 거지요.
    이것을 태양의 고도를 사용하여 다시 말하면 지표면의 한 점에서 태양고도가 높을수록(90°에 가까울수록) 그곳에는 많은 열이 전달되어 따듯하고, 태양고도가 작을수록 그곳에는 적은 양의 열이 전달되어 서늘합니다.