Como calcular o ângulo de elevação solar ao meio dia local

Como calcular o ângulo de elevação solar ao meio dia local?

Basicamente precisamos saber o que é ângulo zenital e declinação solar. 

A declinação do sol é a medida, em graus, do ângulo entre os raios solares e o plano equatorial da Terra. É igual a latitude onde o Sol está diretamente acima da cabeça do observador (você) ao meio dia local.

O ângulo zenital é o número de graus de latitude que separa a sua (você) localização da declinação do Sol.

Por exemplo, qual é o ângulo de elevação solar ao meio dia, no dia 21 de junho, em uma cidade localizada na latitude 44ºN?

A latitude é positiva (Hemisfério Norte). Pelas definições anteriores podemos esboçar uma figura representativa dos raios solares e do ângulo zenital:

O ângulo zenital depende da declinação. (ver fórmula clique aqui)

Como a data é 21 de junho, temos que o Sol se encontra na latitude 23,5ºN (solstício de inverno no Hemisfério Sul). O ângulo zenital será então a diferença entre a latitude da cidade em questão menos a declinação do Sol que é 23,5º:

Então: z =|44º-23,5º|= 20,5º

Então nessa localidade há 20,5º que a separam da declinação do Sol.

Portanto teremos que o ângulo solar ao meio dia na latitude 44ºN será: (α é a letra grega "alpha")

α = 90º - z que fica α= 90º - 20,5º = 69,5º

Isso significa que em 21 de junho na latitude 44ºN o Sol aparecerá 69,5º acima do horizonte.

Outro exemplo: qual é o ângulo de elevação solar ao meio dia, no dia 21 de junho, em uma cidade localizada na latitude 44ºS?

Latitude 44ºS é negativa:

z = |-44-(-23,5)|= |-44+23,5|= 67,5º

α = 90º - z ->α = 90º - 67,5 ->α = 22,5º

Isso significa que em 21 de junho na latitude 44ºS o Sol aparecerá 22,5º acima do horizonte.