Maksimalni ugao upada sunčeve svetlosti. Sunčevo zračenje

Život na našoj planeti zavisi od količine sunčeve svetlosti i toplote. Užasno je zamisliti, makar i na trenutak, šta bi se dogodilo da na nebu nije bilo takve zvijezde kao što je Sunce. Svaka vlat trave, svaki list, svaki cvijet trebaju toplinu i svjetlost, kao ljudi u zraku.

Upadni ugao sunčevih zraka jednak je visini sunca iznad horizonta

Količina sunčeve svjetlosti i topline koja ulazi na površinu zemlje direktno je proporcionalna upadnom kutu zraka. Sunčevi zraci mogu pasti na Zemlju pod uglom od 0 do 90 stepeni. Ugao pod kojim zraci udaraju u zemlju je drugačiji, jer naša planeta ima oblik lopte. Što je veći, to je lakši i topliji.

Dakle, ako snop dolazi pod uglom od 0 stepeni, on samo klizi duž površine zemlje bez da je zagreva. Ovaj ugao upada se javlja na sjevernom i južnom polu, iza arktičkog kruga. Pod pravim uglom, sunčeve zrake padaju na ekvator i na površinu između juga i

Ako je ugao sunčevih zraka na tlu pravi, to ukazuje na to

Dakle, zraci na površini zemlje i visina sunca iznad horizonta su međusobno jednaki. Zavise od geografske širine. Što je bliža geografska širina, što je ugao upada zraka bliži 90 stepeni, što je sunce više iznad horizonta, to je toplije i svjetlije.

Kako Sunce mijenja svoju visinu iznad horizonta?

Visina sunca iznad horizonta nije konstantna vrijednost. Naprotiv, uvijek se mijenja. Razlog tome leži u neprekidnom kretanju planete Zemlje oko zvijezde Sunca, kao i rotaciji planete Zemlje oko svoje ose. Kao rezultat toga, dan slijedi noć, a godišnja doba jedno drugo.

Teritorija između tropskih krajeva prima najviše topline i svjetlosti, ovdje su dan i noć gotovo jednaki u trajanju, a sunce je u zenitu 2 puta godišnje.

Površina iza arktičkog kruga prima manje topline i svjetlosti, postoje koncepti kao što je noć, koji traju oko šest mjeseci.

Jesenji i proljetni ekvinocij

Identificirana su 4 glavna astrološka datuma, koji su određeni visinom sunca iznad horizonta. 23. septembar i 21. mart su jesenja i prolećna ravnodnevnica. To znači da je visina sunca iznad horizonta u septembru i martu ovih dana 90 stepeni.

Južna i obasjana suncem podjednako, a dužina noći jednaka je geografskoj dužini dana. Kada na sjevernoj hemisferi dođe astrološka jesen, onda na južnoj hemisferi, naprotiv, proljeće. Isto se može reći i za zimu i ljeto. Ako je na južnoj hemisferi zima, onda je na sjevernoj hemisferi ljeto.

Ljetni i zimski solsticij

22. jun i 22. decembar su ljetni dani, a 22. decembar je najkraći dan i najduža noć na sjevernoj hemisferi, a zimsko sunce je na najnižoj visini iznad horizonta tokom cijele godine.

Iznad geografske širine od 66,5 stepeni, sunce je ispod horizonta i ne izlazi. Ova pojava, kada zimsko sunce ne izlazi na horizont, naziva se polarna noć. Najkraća noć se dešava na geografskoj širini od 67 stepeni i traje samo 2 dana, a najduža noć se dešava na polovima i traje 6 meseci!

Decembar je mjesec u godini sa najdužim noćima na sjevernoj hemisferi. Ljudi u centralnoj Rusiji se bude na posao u mraku, a vraćaju se i noću. Ovo je težak mjesec za mnoge, jer nedostatak sunčeve svjetlosti utiče na fizičko i moralno stanje ljudi. Iz tog razloga se čak može razviti depresija.

U Moskvi 2016. godine izlazak sunca 1. decembra biće u 08.33. U ovom slučaju, dužina dana će biti 7 sati i 29 minuta. iza horizonta će biti vrlo rano, u 16.03. Noć će biti 16 sati i 31 minut. Dakle, ispada da je dužina noći 2 puta veća od geografske dužine dana!

Ove godine zimski solsticij je 21. decembar. Najkraći dan će trajati tačno 7 sati. Tada će ista situacija trajati 2 dana. A već od 24. decembra dan će polako ali sigurno ići na dobit.

U prosjeku će se dnevno dodati jedan minut dnevne svjetlosti. Krajem meseca izlazak sunca u decembru biće tačno u 9 sati, što je 27 minuta kasnije od 1. decembra

22. jun je ljetni solsticij. Sve se dešava upravo suprotno. Za cijelu godinu, na ovaj datum je najduži dan u trajanju i najkraća noć. Ovo je za sjevernu hemisferu.

Na jugu je obrnuto. Za ovaj dan se vezuju zanimljivi prirodni fenomeni. Iza arktičkog kruga dolazi polarni dan, sunce ne zalazi ispod horizonta na Sjevernom polu 6 mjeseci. Misteriozne bele noći počinju u Sankt Peterburgu u junu. Traju otprilike od sredine juna dvije do tri sedmice.

Sva ova 4 astrološka datuma mogu varirati za 1-2 dana, jer se solarna godina ne poklapa uvijek sa kalendarskom godinom. Također se offsetovi dešavaju u prijestupnim godinama.

Visina sunca iznad horizonta i klimatski uslovi

Sunce je jedan od najvažnijih faktora koji formiraju klimu. U zavisnosti od toga kako se promenila visina Sunca iznad horizonta nad određenim delom zemljine površine, menjaju se klimatski uslovi i godišnja doba.

Na primjer, na krajnjem sjeveru, sunčeve zrake padaju pod vrlo malim uglom i samo klize po površini zemlje, a da je uopće ne zagrijavaju. Pod uslovima ovog faktora, klima je ovde izuzetno oštra, postoji permafrost, hladne zime sa ledenim vetrovima i snegovima.

Što je sunce više iznad horizonta, to je klima toplija. Na primjer, na ekvatoru je neobično vruće, tropsko. Sezonske fluktuacije se također praktički ne osjećaju u ekvatorskoj regiji, u ovim područjima vlada vječno ljeto.

Mjerenje visine sunca iznad horizonta

Kako kažu, sve genijalno je jednostavno. Pa evo. Uređaj za mjerenje visine sunca iznad horizonta elementarno je jednostavan. To je horizontalna površina sa motkom u sredini dužine 1 metar. Po sunčanom danu u podne stub baca najkraću senku. Uz pomoć ove najkraće sjene provode se proračuni i mjerenja. Potrebno je izmjeriti ugao između kraja sjene i segmenta koji povezuje kraj stupa sa krajem sjene. Ova vrijednost ugla će biti ugao sunca iznad horizonta. Ovaj uređaj se zove gnomon.

Gnomon je drevni astrološki instrument. Postoje i drugi uređaji za mjerenje visine sunca iznad horizonta, kao što su sekstant, kvadrant, astrolab.

Visina sunca značajno utiče na dolazak sunčevog zračenja. Kada je ugao upada sunčevih zraka mali, zraci moraju proći kroz debljinu atmosfere. Sunčevo zračenje se djelimično apsorbira, dio zraka se odbija od čestica suspendiranih u zraku i u obliku raspršenog zračenja dospijeva do površine zemlje.

Visina sunca se kontinuirano mijenja kako prelazi iz zime u ljeto, kao i sa promjenom dana. Ovaj ugao dostiže najveću vrijednost u 12:00 (po solarnom vremenu). Uobičajeno je reći da je u ovom trenutku Sunce u zenitu. U podne, intenzitet zračenja takođe dostiže maksimalnu vrednost. Minimalne vrijednosti intenziteta zračenja postižu se ujutro i uveče, kada je sunce nisko iznad horizonta, kao i zimi. Istina, zimi malo više direktne sunčeve svjetlosti pada na zemlju. To je zbog činjenice da je apsolutna vlažnost zimskog zraka niža i samim tim manje apsorbira sunčevo zračenje.

Sunce izlazi u 6:00 na istoku i blago obasjava istočni fasadni zid (samo u vidu zračenja koje reflektuje atmosfera). Sa povećanjem kuta upada sunčeve svjetlosti, intenzitet sunčevog zračenja koje pada na površinu fasadnog zida naglo raste. Oko 8 sati, intenzitet sunčevog zračenja je već oko 500 W/m², a nešto ranije od podneva dostiže maksimalnu vrijednost od cca 700 W/m² na južnom fasadnom zidu zgrade.

Kada se globus okrene oko svoje ose u jednom danu, odnosno sa prividnim kretanjem Sunca oko globusa, ugao upada sunčevih zraka se menja ne samo u vertikalnom, već i u horizontalnom pravcu. Ovaj ugao u horizontalnoj ravni naziva se azimutni ugao. Pokazuje za koliko stepeni upadni ugao sunčevih zraka odstupa od severnog pravca ako je puni krug 360°. Vertikalni i horizontalni uglovi su međusobno povezani tako da se pri promeni godišnjih doba, uvek dva puta godišnje, ugao visine sunca na nebu ispostavi da je isti za iste vrednosti azimutnog ugla.

Putanja Sunca tokom njegovog prividnog kretanja oko zemaljske kugle zimi i leti u danima prolećne i jesenje ravnodnevice. Projektovanjem ovih putanja na horizontalnu ravan dobija se planarna slika uz pomoć koje je moguće precizno opisati položaj Sunca na nebu, posmatrano iz određene tačke na globusu. Takva karta solarne putanje naziva se solarni dijagram ili jednostavno solarna karta. Budući da se putanja Sunca mijenja kada se kreće od juga (od ekvatora) prema sjeveru, svaka geografska širina ima svoju karakterističnu solarnu kartu.

Refleksija sunčevog zračenja sa zemljine površine

Zimi se vertikalne površine, kao što su fasadni zidovi zgrada, mogu reflektovati od površine zemlje značajnom količinom dodatnog sunčevog zračenja. Od ukupne količine sunčeve energije koja pada na horizontalnu površinu zemlje, do 50-80%, u zavisnosti od čistoće snijega, odbija se od snježnog pokrivača. Neravna površina zemlje, vegetacija koja ostaje ispod snježnog pokrivača itd. raspršuju većinu sunčevog zračenja. To znači da se samo oko polovine zračenja koje upada na horizontalnu površinu reflektuje i dospeva do površine fasadnog zida. Može se izračunati da se kao rezultat refleksije, vjerovatnoća korištenja sunčevog zračenja povećava za oko 25%. Takav dobitak je neophodan, posebno početkom proljeća, kada se ugao visine sunca na nebu naglo povećava i, shodno tome, više sunčeve svjetlosti će pasti na površinu zemlje i reflektirati se od nje.

Snijeg je prirodna toplinska izolacija; 30 cm snijega odgovara sloju mineralne vune debljine 5 cm.. U proljeće se snijeg otapa prvo na južnoj strani, pa se zbog toga povećava površina kroz koju sunčeva svjetlost ulazi u staklenik (ako se mraz na staklu otapa).

Bivši direktor Naučno-istraživačkog instituta za meteorologiju, profesor Rossi, razvio je zanimljivu opciju za izgradnju staklenika u Laponiji. U ovom rješenju, klimatski uvjeti Laponije su optimalno iskorišteni kako u smislu skladištenja sunčeve energije (za grijanje), tako iu smislu zaštite staklenika od vjetra i gubitaka topline.

Južna polovina neba

Dobra metoda za određivanje perioda insolacije staklenika je sljedeća: zamislite da stojite u ovom stakleniku i gledate u smjeru kazaljke na satu od istoka prema zapadu i od horizonta prema gore. Tako se čini da ste u centru neba i staklenika, a ispred vas se otvara pogled na južnu polovinu neba. Od jeseni do proljeća, sunce izlazi i zalazi u ovoj polu-kupolnoj zoni. Svakog dana navedenog perioda kreće se duž površine ove zone i vidljiv je (u bezoblačnom vremenu) od jutra do večeri. U finskim uslovima, sunce nikada ne sija direktno od vrha do dna, kao što se to primećuje u južnim zemljama blizu ekvatora (±23,5° severne i južne geografske širine). Međutim, zbog raspršivanja sunčevog zračenja, na primjer po oblačnom danu, svjetlost ulazi u staklenik sa svih strana, čak i direktno odozgo (Sl. 43). Bitno je da biljke budu izložene sunčevoj svjetlosti što je duže moguće svaki dan, jer se reakcija fotosinteze ne događa ako je svjetlost premala. Većina biljaka zahteva minimalnu količinu sunčeve svetlosti između 2.000 i 3.000 luksa da bi obezbedile zadovoljavajuće uslove rasta.

Rice. 42. Pogled na južnu polovinu neba iz staklenika u odsustvu prepreka.

Rice. 43. Pogled iz staklenika na južnu polovicu neba.

Čak i u slučaju kada dio zidova i plafona stvaraju barijeru, 50% južne polovine neba je otvoreno.

Usred zime takve vrijednosti osvjetljenja postižu se na otvorenom tek u podne oko 1 sat, a često je i to isključeno zbog debelog sloja oblaka. Samo u februaru (oktobru) se postižu željeni prosječni nivoi osvjetljenja za dovoljno dugo vrijeme (otprilike od 09:00 do 15:00).

Za uzgoj biljaka svjetlost je važnija od temperature, stoga je odgovarajućim postavljanjem i oblikovanjem takvog staklenika potrebno osigurati da sam staklenik, a posebno biljke, dobiju dovoljnu količinu svjetlosne energije. Sunčeve zrake moraju prodrijeti u 1-2 sloja staklenog ili polietilenskog premaza, tako da se intenzitet sunčeve svjetlosti koja ulazi u staklenik smanjuje za oko 30%. Okolina također često sadrži zgrade i biljke koje stvaraju hlad i na taj način smanjuju korisno osvjetljenje koje pruža sunčeva svjetlost.

Dva su razloga zašto se staklenici ne preporučuju da se u potpunosti grade od prozirnih materijala: prvo, u sunčanim danima može se akumulirati previše energije zračenja u takvom stakleniku, zbog čega se temperatura tamo podiže na neprihvatljiv nivo; drugo, materijali koji propuštaju svjetlost imaju loša svojstva toplinske izolacije, pa stoga mogu doći do velikih gubitaka topline.

Da bi se postigao zadovoljavajući krajnji rezultat, potrebno je optimizirati niz faktora, kao što su orijentacija staklenika, veličina staklene površine plastenika, njegov oblik i kapacitet skladištenja topline, kao i kako bi se smanjilo zasjenjenje staklenika od strane okoline tokom hladne sezone.

Ovaj proces je veoma komplikovan i zahteva pomoć računara. Na osnovu automatske obrade informacija "atk" i uzimajući u obzir praktično iskustvo, moguće je formulirati "pravilo palca" (tj. najbolje rješenje), prema kojem je područje propuštanja svjetlosti premaz staklenika treba da bude takav da se otvori polovina neba.

Ako se staklenik koristi uglavnom kao kućni prostor, tada se površina premaza koji propušta svjetlost može donekle smanjiti. U ovom slučaju važno je postići povoljnu temperaturu, odnosno smanjiti gubitke topline, jer staklenik koriste u jesen i proljeće u večernjim satima, kada je sunce već ispod horizonta. U ovom slučaju, male površine za uzgoj biljaka mogu se organizirati u dobro osvijetljenim područjima.

U istoj geografskoj tački u različito doba dana, sunčevi zraci padaju na zemlju pod različitim uglovima. Izračunavanjem ovog ugla i poznavanjem geografskih koordinata, astronomsko vrijeme se može precizno izračunati. Moguć je i suprotan efekat. Uz pomoć kronometra koji pokazuje tačno astronomsko vrijeme, možete georeferencirati tačku.

Trebaće ti

- gnomon;
- vladar;
- horizontalna površina;
- nivo tečnosti za uspostavljanje horizontalne površine;
- kalkulator;
- tablice tangensa i kotangensa.

Uputstvo

Pronađite strogo horizontalnu površinu. Provjerite to pomoću nivoa. Mogu se koristiti i mjehurići i elektronski uređaji. Ako koristite nivo tečnosti, balon treba da bude tačno u sredini. Za praktičnost daljnjeg rada, pričvrstite list papira na površinu. U ovom slučaju je najbolje koristiti milimetarski papir. Kao horizontalnu površinu, možete uzeti list debele, izdržljive šperploče. Ne bi trebalo da ima udubljenja i izbočine.
Nacrtajte tačku ili krst na milimetarskom papiru. Instalirajte gnomon okomito tako da mu se osa poklapa sa vašom oznakom Gnomon je štap ili motka postavljena striktno okomito. Njegov vrh ima oblik oštrog konusa.
Postavite drugu tačku na krajnju tačku sjene gnomona. Označite ga kao tačku A, a prvu - kao tačku C. Trebali biste znati visinu gnomona sa dovoljnom tačnošću. Što je veći gnomon, to će rezultat biti tačniji.
Izmjerite udaljenost od tačke A do tačke C na bilo koji način. Imajte na umu da su mjerne jedinice iste kao i visina gnomona. Ako je potrebno, pretvorite u najpovoljnije jedinice.
Na posebnom listu papira nacrtajte crtež koristeći dobijene podatke. Na crtežu biste trebali dobiti pravokutni trokut, u kojem je pravi ugao C mjesto gnomona, krak CA je dužina sjene, a krak CB visina gnomona.
Izračunajte ugao A koristeći tangentu ili kotangens koristeći formulu tgA=BC/AC. Poznavajući tangentu, odredite stvarni ugao.
Rezultirajući ugao je ugao između horizontalne površine i sunčeve zrake. Upadni ugao je ugao između okomice spuštene na površinu i grede. To jest, jednak je 90º-A.

Memorandum za rješavanje zadataka na temu "Zemlja kao planeta Sunčevog sistema"

Za obavljanje zadataka određivanja visine Sunca iznad horizonta u različitim tačkama koje se nalaze na istoj paraleli, potrebno je odrediti podnevni meridijan koristeći podatke o vremenu Griničkog meridijana. Podnevni meridijan se određuje po formuli:

(12 sati - Griničko vreme na meridijanu) * 15º - ako je meridijan na istočnoj hemisferi;

(vreme Greenwich meridijana - 12 podne) * 15º - ako je meridijan na zapadnoj hemisferi.

Što su meridijani predloženi u zadatku bliži podnevnom meridijanu, Sunce će biti više u njima, dalje - niže.

Primjer1. .

Odredite u kojoj će od tačaka označenih slovima na mapi Australije 21. marta biti suncegornji iznad horizonta u 5 ujutro GMT po solarnom vremenu. Zapišite obrazloženje svog odgovora.

Odgovori. U tački A

Tačka A je bliža od ostalih tačaka podnevnom meridijanu (12 - 5) * 15º = 120º istočno.

Primjer 2. Odredite u kojoj će se od tačaka označenih slovima na karti Sjeverne Amerike Sunce nalaziti ispod svega iznad horizonta u 18:00 GMT. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovori. U tački A (18-12)*15º =90 º

2. Izvršiti zadatke za određivanje visine Sunca iznad horizonta u različitim tačkama koje nisu na istoj paraleli, a kada postoji naznaka dana zimskog (22. decembra) ili letnjeg (22. juna) solsticija, ti trebas

zapamtite da se Zemlja kreće suprotno od kazaljke na satu i što je tačka istočnija, Sunce će ranije izaći iznad horizonta.;

analizirati položaj tačaka navedenih u zadatku u odnosu na polarne krugove i tropske krajeve. Na primjer, ako pitanje sadrži naznaku dana - 20. decembra, to znači dan blizak danu zimskog solsticija, kada se na teritoriji sjeverno od polarnog kruga opaža polarna noć. To znači da što se tačka nalazi severnije, to će Sunce kasnije izaći iznad horizonta, što južnije, to ranije.

Odredite u kojoj od tačaka označenih slovima na karti Sjeverne Amerike, 20. decembra, Sunce kao prvo na griničkom meridijanu vrijeme će se izdići iznad horizonta. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovori. U tački C.

Tačka A se nalazi istočno od tačke C, a tačka C na severu (20. decembra, što je dan kraći, to je bliži severnom polu).

Odredi koja od paralela: 20° N, 10° N, na ekvatoru, 10° S ili 20° S. - da li će biti maksimalna dužina dana na dan kada je Zemlja u orbiti u poziciji prikazanoj na slici brojem 3? Obrazložite svoj odgovor.

Odgovori.Maksimalno trajanje će biti na geografskoj širini 20 J.

U tački 3, Zemlja se nalazi na dan zimskog solsticija - 22. decembra, u uslovima dužeg dana - južna hemisfera. Tačka A zauzima najjužniju poziciju.

Na kojoj od paralela koje su na slici označene slovima, 22. decembra je najkraći dnevni boravak?

4. Za određivanje geografske širine područja uzima se u obzir zavisnost upadnog ugla sunčevih zraka od geografske širine područja. U dane ravnodnevnice(21. marta i 23. septembra), kada sunčevi zraci padaju okomito na ekvator, formula se koristi za određivanje geografske širine:

90 º - ugao upada sunčevih zraka = geografska širina područja (sjever ili jug određuju senke koje bacaju objekti).

Na dane solsticija (22. juna i 22. decembra) mora se uzeti u obzir da sunčevi zraci padaju okomito (pod uglom od 90º) na tropski (23,5 º N i 23,5º J). Stoga se za određivanje geografske širine područja na osvijetljenoj hemisferi (na primjer, 22. juna na sjevernoj hemisferi), koristi formula:

90º- (ugao upada sunčevih zraka - 23,5º) = geografska širina područja

Za određivanje geografske širine područja na neosvijetljenoj hemisferi (na primjer, 22. decembra na sjevernoj hemisferi), koristi se formula:

90º - (ugao upada sunčevih zraka + 23,5º) = geografska širina područja

Primjer1.

Odredite geografske koordinate tačke ako je poznato da je u dane ravnodnevnice podnevno Sunce iznad horizonta na visini od 40º (senka objekta pada na sever), a lokalno vreme je ispred vremena na griničkom meridijanu za 3 sata. Zapišite svoje proračune i obrazloženje

Odgovori. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL , jer senka objekata pada na sever na severnoj hemisferi)

(12-9)x15 =60º ( o.d. , jer je lokalno vrijeme ispred srednjeg vremena po Griniču, pa se tačka nalazi na istoku)

Primjer 2.

Odredite geografske koordinate tačke koja se nalazi u Sjedinjenim Državama, ako je poznato da je 21. marta u 17 sati po solarnom vremenu Griničkog meridijana u ovoj tački podne, a Sunce je na nadmorskoj visini od 50° iznad horizonta. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovori. 40ºN, 75ºW

90 º -50 º =40 º ( NL -jer SAD se nalaze na sjevernoj hemisferi

(17h -12h)*15 = 75º (č.d., jer se nalazi od Griničkog meridijana na zapad za 3 vremenske zone)

Primjer 3.

Odredite geografsku širinu mjesta ako se zna da je 22. juna podnevno Sunce iznad horizonta na nadmorskoj visini od 35º NL Zapišite svoje proračune.

Odgovori.78,5 º NL

90 º -(35 º -23,5 º ) = 78,5 s.l.

5. Da bi se odredio meridijan (geografska dužina područja), na kojem se nalazi tačka, prema vremenu griničkog meridijana i lokalnom solarnom vremenu, potrebno je odrediti vremensku razliku između njih. Na primjer, ako je podne (12 sati) na griničkom meridijanu, a lokalno solarno vrijeme u navedenoj tački je 8 sati, razlika (12-8) je 4 sata. Dužina jedne vremenske zone je 15º. Da bi se odredio željeni meridijan, izračun je 4 x 15º = 60º. Da biste odredili hemisferu na kojoj se nalazi dati meridijan, morate zapamtiti da se Zemlja rotira od zapada prema istoku (u suprotnom smjeru kazaljke na satu). Dakle, ako je vrijeme Griničkog meridijana veće nego u datoj tački, tačka je na zapadnoj hemisferi (kao u predloženom primjeru). Ako je vrijeme griničkog meridijana manje od date tačke, tačka se nalazi na istočnoj hemisferi.

Primjer.

Na kojem meridijanu se nalazi tačka, ako se zna da je u podne po Griničkom meridijanskom vremenu lokalno solarno vrijeme u njoj 16 sati? Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovori. Tačka je na meridijanu 60º o.d.

16h. -12h. = 4 sata (vremenska razlika)

4x15 º = 60 º

istočne geografske dužine, jer na tački 16.00, kada je još 12.00 u Greenwichu (tj. tačka se nalazi na istoku)

Biti maksimum je veoma važno orijentacija kolektora i ugao. Da bi apsorbirao maksimalnu količinu, ravnina solarnog kolektora mora uvijek biti okomita na sunčeve zrake. Međutim, sunce sija na površini Zemlje u zavisnosti od doba dana i godine. uvek pod drugim uglom. Stoga je za ugradnju solarnih kolektora potrebno poznavati optimalnu orijentaciju u prostoru. Za procjenu optimalne orijentacije kolektora uzima se u obzir rotacija Zemlje oko Sunca i oko svoje ose, kao i promjena udaljenosti od Sunca. Za određivanje položaja ili, potrebno je uzeti u obzir osnovni ugaoni parametri:

Geografska širina mjesta instalacije φ;

Satni ugao ω;

Ugao solarne deklinacije δ;

Ugao nagiba prema horizontu β;

Azimut α;

Geografska širina mjesta ugradnje(φ) pokazuje koliko je mjesto sjeverno ili južno od ekvatora, i čini ugao od 0° do 90°, računajući od ravnine ekvatora do jednog od polova - sjevernog ili južnog.

satni ugao(ω) pretvara lokalno solarno vrijeme u broj stupnjeva koje Sunce putuje po nebu. Po definiciji, satni ugao je nula u podne. Zemlja se okrene za 15° za jedan sat. Ujutro je ugao sunca negativan, uveče pozitivan.

Ugao deklinacije sunca(δ) zavisi od rotacije Zemlje oko Sunca, pošto orbita rotacije ima eliptični oblik, a i sama osa rotacije je takođe nagnuta, ugao se menja tokom godine od 23,45° do -23,45°. Ugao deklinacije postaje jednak nuli dva puta godišnje u dane proljetne i jesenje ravnodnevnice.

Deklinacija sunca za određeni dan određena je formulom:

Nagnite se do horizonta(β) se formira između horizontalne ravnine i solarne ploče. Na primjer, pri montaži na kosi krov, kut nagiba kolektora je određen nagibom nagiba krova.

Azimut(α) karakteriše odstupanje apsorpcijske ravni kolektora od juga, kada je solarni kolektor orijentisan tačno na jug, azimut = 0°.

Upadni ugao sunčevih zraka na proizvoljno orijentisanu površinu, koja ima određenu vrednost azimuta α i ugao nagiba β, određuje se formulom:

Ako u ovoj formuli zamijenimo vrijednost ugla β sa 0, onda ćemo dobiti izraz za određivanje upadnog ugla sunčevih zraka na horizontalnu površinu:

Intenzitet fluksa sunčevog zračenja za određenu poziciju apsorbirajuće ploče u prostoru izračunava se po formuli:

Gdje su J s i J d intenzitet tokova direktnog i difuznog sunčevog zračenja koji upada na horizontalnu površinu, respektivno.

Koeficijenti položaja solarnog kolektora za direktno i difuzno sunčevo zračenje.

Kako bi se osiguralo da maksimalna (tokom procijenjenog perioda) količina sunčeve energije stigne do apsorbera, kolektor se postavlja u nagnutom položaju sa optimalnim uglom nagiba prema horizontu β, koji se utvrđuje metodom proračuna i zavisi od perioda. korišćenja solarnog sistema. Sa južnom orijentacijom kolektora za cjelogodišnje solarne sisteme β = φ, za sezonske solarne sisteme β = φ–15°. Tada će formula dobiti oblik, za sezonske solarne sisteme:

Za cijelu godinu:

Solarni kolektori orijentisani na jug i postavljeni pod uglom od 30° do 65° u odnosu na horizont, omogućavaju postizanje maksimalne vrednosti apsorpcije. Ali čak i pod određenim odstupanjima od ovih uslova, može proizvesti dovoljnu količinu energije. Niskokutna instalacija je efikasnija ako solarni kolektori ili solarni nizovi ne mogu biti orijentirani na jug.

Na primjer, ako su solarni paneli orijentirani na jugozapad, sa azimutom od 45° i uglom nagiba od 30°, tada će takav sistem moći apsorbirati do 95% maksimalne količine sunčevog zračenja. Ili, kada su orijentisani na istok ili zapad, do 85% energije se može isporučiti kolektoru kada su paneli postavljeni pod uglom od 25-35°. Ako je ugao nagiba kolektora veći, tada će količina energije koja ulazi na površinu kolektora biti ravnomjernija, za podršku grijanja ova opcija ugradnje je efikasnija.

Često orijentacija solarnog kolektora zavisi od toga da se kolektor ugrađuje na krov zgrade, pa je veoma važno u fazi projektovanja uzeti u obzir mogućnost optimalne ugradnje kolektora.