¿La fuerza de los rayos del sol depende directamente de la altura del cielo, independientemente de la estación?

Sí lo es.

La irradiancia solar o el incidente de energía por metro cuadrado o insolación directa, es principalmente una función de la posición del Sol en el cielo. La Tierra está un poco más cerca del Sol en enero que en junio, pero la órbita de la Tierra es tan circular que la proximidad relativa de la Tierra al Sol es una contribución insignificante a la potencia radiante que incide en el suelo.

Respuesta básica
Sí, si el sol está a 45 grados sobre el horizonte al mediodía en invierno o en el mismo ángulo en la madrugada del verano, la potencia por metro cuadrado interceptado por el suelo es la misma * ya que es proporcional al seno del ángulo (el ángulo definido entre el plano normal y el plano tangente al suelo y la dirección del Sol).
* El “mismo” debe interpretarse como “todas las cosas son iguales” y, por lo tanto, no dependen de los efectos de segundo orden, como que la atmósfera tenga menos vapor de agua durante el invierno que el verano, etc., que complican el análisis sin agregarlo.

Algunas notas:
1) Para aquellos que pueden preguntarse por qué hace tanto más frío en invierno que en verano, dado que la potencia entrante puede ser la misma en algún momento:
Por un lado, la inclinación de 23.5 grados del plano de rotación de la Tierra en relación con su plano orbital tiene dos consecuencias; primero, fija la altura máxima y mínima que el Sol puede aparecer en el cielo. Por ejemplo, si vives a 40 grados de latitud norte, el mediodía solar del Sol variará entre 16.5 y 63.5 grados, por lo que incluso si el Sol pudiera tener el mismo ángulo en el cielo, en invierno ese ángulo no aumentará mucho. En segundo lugar, la inclinación axial de la Tierra también afecta la duración del día, por lo que la potencia integrada en el tiempo (la energía total) es mucho mayor durante el verano, con días más largos y días más largos y generará temperaturas diurnas mucho más altas.

2) Para aquellos de ustedes que desean encontrar los ángulos exactos del Sol donde viven en cualquier día a cualquier hora, deben visitar este sitio:
Sostenible por diseño :: sunangle

3) La pregunta establece “emitir la misma cantidad de radiación”, lo cual entendí que significa ” recibir la misma cantidad de radiación”. Para ser claros para todos los lectores: la cantidad de radiación emitida por el Sol si es bastante constante. Entonces, con respecto a la pregunta, la potencia por metro cuadrado variará en un promedio de 1.3 vatios por metro cuadrado debido a la variación de la producción solar, que es aproximadamente 0.1% de los 1.3-1.4 kilovatios por metro cuadrado que la Tierra recibe en promedio.

La salida del sol es la misma durante todo el año (sí, estoy ignorando las manchas solares y otros eventos aleatorios). Las diferencias estacionales que percibimos se deben al hecho de que el eje de rotación de la Tierra está en un ligero ángulo. es decir, el ecuador no está apuntando al sol. El eje de rotación no cambia durante el año, pero la Tierra también viaja alrededor del sol.

¿Y qué? Bueno, en el verano del norte, el hemisferio norte se inclina un poco más hacia el sol y el hemisferio sur se inclina un poco más lejos. Seis meses después, al otro lado de la órbita, los roles se invierten. Eso explica por qué el sol parece moverse hacia el norte o hacia el sur con las estaciones y, de hecho, es por eso que tenemos estaciones en absoluto.

Cuando el sol aparece más alto en el cielo (mediodía en el ecuador), la luz solar solo atraviesa unos 100 km de atmósfera, que es aproximadamente la profundidad vertical de la atmósfera. Eso es tan brillante como nunca va a llegar a la Tierra. Cuando parece más bajo en el cielo desde su punto de vista, la luz del sol tiene que pasar a través de mucha más atmósfera para alcanzarlo. Esto brinda muchas más oportunidades para que la luz solar se disperse y es por eso que es más débil.

Oh, casi olvido agregar … Cuanto más lejos estés del ecuador, más bajo aparecerá el sol en el cielo, independientemente de la estación. Todo lo cual es fácil de resolver mirando uno de esos globos de modelos elegantes. Ver http://en.m.wikipedia.org/wiki/G

La fuerza neta observada de los rayos solares (independiente de la atmósfera) debería ser casi la misma si el ángulo desde el punto más cercano en el horizonte (no necesariamente desde el este) es el mismo. Este ángulo también se llama Altitud en el sistema de coordenadas Altitud-Azimut de los cuerpos celestes.

Este ángulo es un resultado calculado de
1. Hora del día
2. Época del año (indirectamente estaciones)
3. Tu latitud.

Así que llamarlo independiente de la temporada o no es ahora tu elección. Es una especie de huevo y gallina.

El sol es el mismo, sin embargo, el ángulo de la Tierra aquí que está marca la diferencia. Por ejemplo, en el caso de que el sol se esté levantando, está a casi 0 grados del sol, por lo que casi ninguno de los rayos del Sol golpea la tierra en ese punto. A media mañana o media tarde, el sol a mitad de camino es de aproximadamente 45 grados, por lo que aproximadamente el 70% de la fuerza total está allí. A medio día está a 90 grados, así que la fuerza completa está ahí.

Esto se modifica aún más por la cantidad de atmósfera. A ángulos bajos, la luz viaja a través de más atmósfera y se filtra más que al mediodía.