태양 고도란 태양과 지표면이 만들어 내는 각을 말해. 태양과 지표면이 만들어 내는 각이 지평선에 가까울 때, 즉 태양 고도가 낮은 아침이나 저녁에는 태양이 비스듬하게 비추니까 빛이 한곳에 집중되지 않고 넓게 퍼지지. 태양에서 오는 열에너지의 양은 일정한데 여러 군데로 나누어지니까 한 곳에서 받는 열에너지는 많지 않아. 따라서 온도가 많이 올라가지 않겠지.
반대로 머리 위에서 똑바로 햇빛이 쏟아지는 때, 즉 태양 고도가 높은 정오에는 한 군데로 열에너지가 집중돼. 그러면 많은 양의 열을 받아 온도가 많이 올라가지. 즉 지구가 자전하면서 태양 고도가 달라지기 때문에 하루 동안 기온 변화가 생기는 거야.
태양 고도는 자전뿐만 아니라 공전을 하면서도 생기는데 이것에 의해 계절의 변화가 생겨. 지구는 기울어져서 공전하는데, 자전축이 태양을 향하는 여름에는 햇빛이 지표면과 수직을 이루며 똑바로 강하게 비춰. 즉 머리 바로 위에서 햇빛이 비추는 거지. 이것을 가리켜서 태양 고도가 높다고 해. 이렇게 태양 고도가 높은 여름에는 열에너지도 많이 받아서 기온이 높아져. 그리고 지구가 여름을 맞이한 자리를 떠나서 반대편으로 이동한 겨울에는 자전축이 태양의 반대편을 향하게 돼. 그러면 태양 고도가 낮아지고 기온도 내려가면서 추운 겨울이 오는 거야.
그리고 한 가지 더! 태양 고도가 높은 여름에는 낮이 길지. 다시 말해 태양이 비추는 시간이 기니까 더 많은 열에너지가 지표면으로 전해지는 거야. 반대로 태양 고도가 낮은 계절인 겨울엔 낮이 짧아. 태양이 비추는 시간이 짧으니까 태양의 열에너지도 적게 전해지지. 이처럼 여름엔 태양이 머리 위에서 똑바로 오랫동안 비추니까 더울 수밖에 없고, 겨울엔 태양이 비스듬하게 짧은 시간 동안 비추니까 추울 수밖에 없단다.
앞에서 태양 고도가 가장 높은 정오에는 햇빛이 지표면으로 똑바로 떨어져서 열에너지가 가장 많이 전달된다고 했어. 그렇다면 하루 중 기온이 가장 높을 때는 정오일까? 답은 '그렇지 않다'야.
하루 중에서 가장 기온이 높을 때는 오후 2시 무렵이야. 그 이유는 정오에 태양열로 지표면이 데워지고, 그다음에 지표면에서 뿜어져 나오는 땅의 열기로 공기가 데워지기 때문이지. 그리고 하루 중 기온이 가장 낮을 때는 태양열의 공급이 끊기고 가장 긴 시간이 지났을 때, 즉 새벽녘이야.
하늘을 나는교실 제공· '초등학생이 가장 궁금해하는 과학 이야기 30' 시리즈 중 날씨 이야기(노하선 글·우디 크리에이티브스 그림)
