La quantité d'insolation reçue à la surface de la terre n'est pas uniforme partout. Elle varie en fonction du lieu et du temps. Lorsque les régions tropicales reçoivent une insolation annuelle maximale, elle diminue progressivement vers les pôles. L'insolation est plus importante en été et moins importante en hiver. Les principaux facteurs qui influencent l'intensité de l'ensoleillement reçu sont les suivants
- Constante solaire
- L'angle d'incidence des rayons du soleil
- Durée de la journée
- Distance entre la Terre et le Soleil
- Transparence de l'atmosphère
Constante solaire
Au sommet de l'atmosphère terrestre, l'insolation reçue est exprimée par la constante solaire, c'est-à-dire qu'elle est reçue au sommet de la surface atmosphérique (thermopause) sur un plan perpendiculaire au faisceau solaire. L'insolation moyenne reçue à la thermopause est de 1368Wm2(Watt par mètre carré)énergie(constante solaire)sous forme d'onde courte. Elle est donc appelée constante solaire pour cette distance moyenne du soleil. Cette constante solaire varie sur 1 Wm2 par des perturbations et des explosions périodiques de la surface solaire essentiellement liées à la tache solaire. Les taches solaires sont des zones sombres et plus fraîches visibles à la surface du soleil. Les recherches récentes ont montré que de plus en plus d'énergie est libérée lorsque les taches solaires sont en grand nombre. Le nombre de taches solaires augmente ou diminue également de façon régulière, créant un cycle de 11 ans.
L'angle d'incidence
Comme la terre est un géoïde ressemblant à une sphère, les rayons du soleil frappent la surface sous des angles différents à différents endroits. Plus la latitude est élevée, moins l'angle qu'ils forment avec la surface de la terre est important. La surface couverte par les rayons verticaux est toujours inférieure à celle des rayons obliques. Si la surface couverte est plus grande, l'énergie est distribuée et l'énergie nette reçue par unité de surface diminue. De plus, les rayons du soleil à faible angle traversent une plus grande partie de l'atmosphère que les rayons frappant à grand angle.
Durée de la journée
La longueur du jour détermine la durée de l'ensoleillement qui affecte la quantité de rayonnement solaire reçue par la surface de la terre. Par exemple, à l'équateur, la durée des jours et des nuits est de 12 heures pour tous les mois, mais sous les tropiques, la durée d'ensoleillement de l'Arctique et de l'Antarctique varie entre 0 et 24. Les quinoxes d'automne et de printemps (23 septembre et 21 mars respectivement), le soleil est au-dessus de l'équateur à midi. La nuit et le jour sont égaux sur toute la terre ces jours-là et la quantité maximale d'ensoleillement est reçue à l'équateur, et la quantité d'ensoleillement diminue vers les pôles. Cela est dû à l'ensoleillement vertical à l'équateur, mais avec l'augmentation des latitudes, les rayons deviennent de plus en plus obliques. Par conséquent, vers les pôles, l'énergie reçue continue à diminuer.
Distance entre la Terre et le Soleil
La terre tourne autour du soleil sur une orbite elliptique, ce qui entraîne un changement continu de la distance entre le soleil et la terre sur une base annuelle. La distance moyenne entre la terre et le soleil est d'environ 149 600 000 km. La position de la terre la plus éloignée du soleil (152 millions de km) est appelée "aphélie" le 4 juillet. Le périhélie (147 millions de km) a lieu le 3 janvier de chaque année, ce qui est la distance la plus proche. Pendant l'aphélie, l'hémisphère nord est tourné vers le soleil et reçoit donc environ 7 % d'énergie en moins que le périhélie (hémisphère sud).
Transparence de l'atmosphère
L'atmosphère n'est pas transparente pour tout le rayonnement provenant du soleil en raison des différences de composition et de couches. C'est aussi l'un des facteurs qui contrôlent l'insolation pour atteindre la surface de la terre. L'atmosphère est composée de gaz, de vapeur d'eau et de matières particulaires. L'atmosphère est un mélange de gaz, tels que l'azote (N), l'oxygène (O2), l'argon, le dioxyde de carbone, le néon (Ne), l'hélium (He), le méthane (CH4), le krypton (Kr), l'ozone (O3), l'oxyde nitreux (N2O), l'hydrogène (H) et le xénon (Xe). L'atmosphère contient également de la vapeur d'eau, de l'eau à l'état gazeux.
Plus la durée de la lumière du jour est longue, plus l'insolation reçue par jour est importante.
