Jak obliczyć nasłonecznienie

Zawartość

• Obliczanie nasłonecznienia
• Masa powietrza w nasłonecznieniu
• Inne metody obliczania nasłonecznienia
• Właściwości związane z nasłonecznieniem
• Obliczanie promieniowania słonecznego a nasłonecznienie
• Zastosowania badań nasłonecznienia

Dobrze jest wyjść na zewnątrz i pozwolić, by światło słoneczne padało na twoją twarz. Ustalenie, ile to naprawdę światła słonecznego, oznacza obliczenie czegoś zwanego nasłonecznienie. Nasłonecznienie daje również sposób na określenie warunków pogodowych w suchych regionach, takich jak pustynie.

Obliczanie nasłonecznienia

Nasłonecznienie to ilość promieniowania słonecznego w stosunku do wielkości powierzchni w czasie. Generatory fotowoltaiczne, które wytwarzają energię elektryczną z przychodzącego światła słonecznego, mierzą nasłonecznienie jako średnie natężenie napromienienia w kilowatach na metr kwadratowy (kW / m²).

Czasami używana jest inna odmiana wykorzystująca składnik czasu, kilowatogodziny w kilowatogodzinach w szczycie roku kWh / (kWp * rok). Oznacza to, że możesz utworzyć formułę natężenia promieniowania słonecznego, mierząc moc światła słonecznego na określonym obszarze przez określony czas.

Naukowcy używają również tego terminu strumień odnosi się do promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni poziomej w określonym regionie. Jest to podobne do strumienia magnetycznego, ilość pola magnetycznego przechodzącego przez dwuwymiarową powierzchnię jest, ale w tym przypadku strumień nasłonecznienia może również różnić się w zależności od odległości Ziemi.

Możesz zmierzyć gęstość strumienia na końcu atmosfery za pomocą F = F._O x cosθ₀ dla fa_O gęstość strumienia słonecznego w najwyższym punkcie atmosfery i kąt zenitu słonecznego θ₀, kąt między twoim zenitem a środkiem tarczy Słońca. Twój zenit to linia biegnąca pionowo do atmosfery, gdy stoisz gdzieś na Ziemi.

Nasłonecznienie można również zmierzyć jako iloraz f_x podzielony przez poziomą powierzchnię_. Ilości te mają również zastosowanie w obliczaniu prędkości, z jaką energia słoneczna dociera do powierzchni Ziemi. Formuła natężenia promieniowania słonecznego wykazała naukowcom, że natężenie promieniowania słonecznego w najwyższym punkcie atmosfery zmienia się o około 7% w ciągu roku z 1,412 kW / m² w styczniu do 1,321 kW / m² w lipcu, ponieważ Ziemia zbliża się i oddala od Słońca.

Masa powietrza w nasłonecznieniu

Można również określić bezpośredni składnik promieniowania słonecznego za pomocą wzoru 1,353 x .7^M. dla współczynnika masy powietrza M. który jest (1 / cosθ₀)^.678 dla kąta zenitu θ₀. The masa powietrza to proporcja ilości atmosfery, jaką światło słoneczne musi pokonać w danym momencie, i ile atmosfery musiałoby przejść, gdyby słońce było bezpośrednio podsłuchane.

Oznacza to, że gdyby słońce znajdowało się bezpośrednio nad twoją głową, masa powietrza wynosiłaby 1, ponieważ dwie wartości proporcji byłyby równe. Gdy słońce jest bardzo wysoko na niebie, wartość cos θ__0 jest stosunkowo mały i nieistotny.

The bezpośredni część promieniowania słonecznego polega na tym, ile promieniowania pochodzi bezpośrednio od Słońca. Rozproszone promieniowanie jest to, jak bardzo niebo i atmosfera rozpraszają promieniowanie. Odbite promieniowanie to ilość odbita z powrotem przez zbiorniki wodne na Ziemi.

Inne metody obliczania nasłonecznienia

Możesz użyć internetowego Obliczenia nasłonecznienia przez PV Education, aby obliczyć nasłonecznienie. Upewnij się, że rozumiesz zmienne i równania za kalkulatorem. Każdy kalkulator nasłonecznienia, taki jak ten, uwzględnia położenie Słońca w przestrzeni i maksymalne nasłonecznienie na powierzchni pod określonym kątem.

Kalkulator wykorzystuje nasłonecznienie jako czynnik zależny od szerokości geograficznej i dnia roku. Pozwala to na wykonanie obliczeń z uwzględnieniem teorii układu słonecznego, a także wyników eksperymentalnych.

Właściwości związane z nasłonecznieniem

Te obserwacje światła słonecznego dają naukowcom inne wielkości, które mogą obliczyć, takie jak stała Słońca S podana przez S = fa_O(r / r₀) x cosθ__₀ _z bieżącą odległością między Słońcem a Ziemią _r i średnia odległość między Słońcem a Ziemią r₀. To daje naukowcom prostszy sposób ustalenia, w jaki sposób ruch między słońcem a Ziemią wpływa na światło słoneczne. S.

gęstość strumienia olarowego fa można również obliczyć jako zmianę ogrzewania słonecznego w najwyższym punkcie atmosfery na jednostkę powierzchni w stosunku do różnicy czasu, podanej przez dQ / dt. Jest to istotne w przypadku inżynierii ogniw słonecznych, które wykorzystują zmiany światła słonecznego w ciągu dnia przy wytwarzaniu energii elektrycznej.

Bardziej zaawansowane i dopracowane kalkulatory mogą brać pod uwagę określone funkcje, takie jak efekty pogodowe, aby przewidzieć nasłonecznienie w różnych dniach. Inne przydatne właściwości światła słonecznego obejmują bezpośrednie normalne natężenie napromienienia (DNI), ilość promieniowania słonecznego, którego doświadcza obiekt lub obszar w stosunku do wielkości samego obszaru.

Podczas wykonywania tego obliczenia padające światło słoneczne musi być prostopadłe do powierzchni. Czynniki te, takie jak nasłonecznienie, zależą od atmosfery, kąta Słońca i odległości między Słońcem a Ziemią, więc bardziej zaawansowane obliczenia mogą je opisać, aby dokonać bardziej miarodajnych pomiarów.

Obliczanie promieniowania słonecznego a nasłonecznienie

Korzystając z kalkulatorów, aby podać wartości nasłonecznienia, powinieneś zrozumieć fizykę leżącą u podstaw samego nasłonecznienia. Istnieje kilka prostych równań matematycznych, które mogą opisać nasłonecznienie. Może to pomóc Ci dowiedzieć się więcej o tym, jak nasłonecznienie jest wykorzystywane na kierunkach, które wykorzystują moc światła słonecznego.

Nasłonecznienie jest ściśle związane z samym promieniowaniem słonecznym, ale nasłonecznienie daje bardziej precyzyjny sposób obliczenia promieniowania na jednym obiekcie istotnym dla energii, niż tylko pomiar samego światła słonecznego.

Promieniowanie słoneczne jest światłem elektromagnetycznym, które pochodzi bezpośrednio od słońca. Na ogół waha się od światła widzialnego do promieni ultrafioletowych, aw niektórych przypadkach nawet rozciąga się na promienie X i fale podczerwone. Oznacza to, że promieniowanie słoneczne daje niezawodny sposób określania światła, które podtrzymuje życie na Ziemi. Atmosfera otaczająca planetę zwykle odbija inne, bardziej szkodliwe elementy promieniowania słonecznego.

Możesz użyć obliczenia promieniowania słonecznego, aby określić reakcje syntezy jądrowej samego Słońca. Zjawiska te wytwarzają hel słońca z 700 milionów ton wodoru na sekundę. Słynne równanie Einsteina E = mc² opisuje ten proces, który niszczy wiązania atomowe między atomami wodoru w celu uzyskania energii reakcji mi w dżulach masa utracona w tym procesie m w kg i prędkość światła do (3,8 x 10⁸ m / s). Proces syntezy jądrowej polega na tym, jak słońce wytwarza fale elektromagnetyczne samego promieniowania.

Zastosowania badań nasłonecznienia

Projekty układów słonecznych polegają na nasłonecznieniu, aby zmierzyć, jak potężne muszą być tak skuteczne, jak to możliwe. Inżynierowie pracujący nad tymi projektami wykorzystują nasłonecznienie, aby określić, jak oszacować, ile energii powinny wytworzyć systemy fotowoltaiczne.

Dane związane z nasłonecznieniem są również pomocne w identyfikowaniu, interpretowaniu i porównywaniu rodzajów pogody fizycznej na Ziemi ze względu na orbitę Ziemi wokół Słońca. Rozciąga się to na pochylnie węglanowe lub krzemianowo-węglanowe, geologiczne cechy nachylenia od linii brzegowych o niskim nachyleniu do płytkiej wody, aby dowiedzieć się, w jaki sposób Ziemia wychwytuje ciepło ze Słońca, tworząc te cechy.

Wreszcie, inżynierowie budowlani muszą brać pod uwagę promieniowanie i nasłonecznienie podczas tworzenia budynków odpornych na temperaturę i ciepło słoneczne.