Posizione del Sole e irraggiamento solare

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Oltre all’energia, influisce sull’irraggiamento solare anche un’altra componente, la posizione del Sole, fattore tra i più importanti quando si realizza un tunnel solare. Già solo a livello visivo, più o meno tutti notano i diversi gradi di luminosità durante lo scorrere delle ore nella giornata, anche in presenza di condizioni di cielo costanti. Ecco, dunque, cosa caratterizza la posizione del Sole e il relativo irraggiamento.

 

Il percorso del Sole

Dal punto di vista della Terra, il Sole pare compiere un percorso durante ogni giornata; tale tragitto lungo la volta celeste appare come un arco, che varia in base al periodo dell’anno ma anche alla latitudine del punto di osservazione. Non bisogna essere degli scienziati per notare che la durata delle giornate, ossia del numero delle ore di Sole, varia in base alla stagione; banalmente, ma senza sbagliarsi, si dice che d’estate le giornate sono più lunghe, mentre d’inverno sono più corte. E ciò è vero, ma non perché sia il Sole a fare un certo percorso, ma perché è la Terra a muoversi, così come è stato confermato nel 1600 dopo secoli di teorie geocentriche. Dunque, in occasione del solstizio d’estate del 21 giugno, la giornata ha il suo massimo di ore di luce, mentre in quello d’inverno, che cade il 21 dicembre, invece, si verifica il fenomeno opposto; infine, nei due equinozi, 21 settembre quello d’autunno e 21 marzo quello di primavera, la giornata ha pari ore di luce e di buio. Ciò dipende dalla posizione del Sole, in quanto, nel primo caso è nel suo punto più alto, mentre nel secondo è nel suo punto più basso; conseguentemente, durante gli equinozi, la posizione è intermedia. Sebbene sia la Terra a ruotare e non il Sole, che è una stella fissa, all’occhio umano il Sole pare coprire diverse posizioni durante l’arco della giornata. Sull’effettivo irraggiamento solare, sfruttato ad esempio dai modelli di tunnel solare di Infinity Motion, questa posizione incide in maniera significativa.

Come si determina la posizione del Sole

La posizione del Sole, rispetto a un punto sulla Terra, si determina in base all’angolo di altezza solare (α) e a quello azimutale (γ). L’altezza solare è l’angolo verticale formato dalla direzione collimata del Sole e il piano orizzontale; l’Azimut, invece, è l’angolo orizzontale che si forma tra il piano verticale, che passa per il Sole, e la direzione sud; questo angolo è negativo verso ovest e positivo verso est. La misura di questi angoli non è affatto fissa, ma varia in base alla declinazione (δ), alla latitudine (ϕ) e all’angolo orario (ω). La prima è l’angolo che si genera tra la direzione del Sole e il piano dell’Equatore; in inverno, il suo valore massimo è di -23°27’, mentre d’estate la misura massima è il corrispondente valore positivo. La seconda componente è l’angolo che si forma tra la retta congiungente il punto d’osservazione con il centro della terra, e l’Equatore; la latitudine è a 0° gradi all’orizzonte e a 90 ai poli. Infine, l’angolo orario è formato dal piano meridiano passante per il Sole e quello di riferimento; esso assume valori compresi tra i -180° e i 180°, variando di 15 gradi ogni ora. Definite queste grandezze, si può ricavare la posizione del Sole attraverso delle equazioni specifiche. Come risultato, si ottengono dei valori che hanno conseguenze fisiche nello sfruttamento della luce naturale, perciò i sistemi come il tunnel solare di Infinity Motion e le altre soluzioni sono progettate per garantire il massimo dell’illuminamento con ogni posizione del Sole.