Maksimalni upadni kut sunčeve svjetlosti. Solarno zračenje

Život na našem planetu ovisi o količini sunčeve svjetlosti i topline. Strašno je čak i na trenutak zamisliti što bi se dogodilo da na nebu nije bilo takve zvijezde kao što je Sunce. Svaka vlat trave, svaki list, svaki cvijet trebaju toplinu i svjetlo, kao ljudi u zraku.

Upadni kut sunčevih zraka jednak je visini sunca iznad horizonta

Količina sunčeve svjetlosti i topline koja ulazi u zemljinu površinu izravno je proporcionalna upadnom kutu zraka. Sunčeve zrake mogu padati na Zemlju pod kutom od 0 do 90 stupnjeva. Kut pod kojim zrake padaju na zemlju je različit, jer naš planet ima oblik lopte. Što je veći, to je lakši i topliji.

Dakle, ako zraka dolazi pod kutom od 0 stupnjeva, ona samo klizi po površini zemlje bez zagrijavanja. Ovaj upadni kut javlja se na sjevernom i južnom polu, iza Arktičkog kruga. Pod pravim kutom sunčeve zrake padaju na ekvator i na površinu između Južne i

Ako je kut sunčevih zraka na tlu pravi, to znači da

Dakle, zrake na površini zemlje i visina sunca iznad horizonta su jednake jedna drugoj. Ovise o geografskoj širini. Što je bliža nultoj geografskoj širini, što je upadni kut zraka bliži 90 stupnjeva, što je sunce više iznad horizonta, to je toplije i svjetlije.

Kako sunce mijenja visinu iznad horizonta?

Visina sunca iznad horizonta nije konstantna vrijednost. Naprotiv, uvijek se mijenja. Razlog tome leži u kontinuiranom kretanju planeta Zemlje oko zvijezde Sunca, kao i rotaciji planeta Zemlje oko vlastite osi. Kao rezultat toga, dan slijedi noć, a godišnja doba jedno za drugim.

Područje između tropa prima najviše topline i svjetla, 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 svjetla, postoje takvi pojmovi kao što je noć, koji traju oko šest mjeseci.

Jesenski i proljetni ekvinocij

Identificirana su 4 glavna astrološka datuma, koji su određeni visinom sunca iznad horizonta. 23. rujna i 21. ožujka su jesenski i proljetni ekvinocij. To znači da visina sunca iznad horizonta u rujnu i ožujku ovih dana iznosi 90 stupnjeva.

Južno i jednako obasjano suncem, a dužina noći jednaka je dužini dana. Kada na sjevernoj hemisferi nastupi astrološka jesen, tada 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. lipnja i 22. prosinca su dani ljeta, a 22. prosinca je najkraći dan i najduža noć na sjevernoj hemisferi, a zimsko je sunce na najnižoj visini iznad horizonta u cijeloj godini.

Iznad geografske širine od 66,5 stupnjeva, sunce je ispod horizonta i ne izlazi. Ovaj fenomen, kada zimsko sunce ne izlazi na horizont, naziva se polarna noć. Najkraća noć događa se na geografskoj širini od 67 stupnjeva i traje samo 2 dana, a najduža noć događa se na polovima i traje 6 mjeseci!

Prosinac je mjesec u godini s najdužim noćima na sjevernoj hemisferi. Ljudi u središnjoj Rusiji bude se na posao po mraku, a vraćaju se i noću. Ovo je težak mjesec za mnoge, budući da nedostatak sunčeve svjetlosti utječe na fizičko i moralno stanje ljudi. Iz tog razloga se čak može razviti i depresija.

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

Ove godine zimski solsticij je 21. prosinca. Najkraći dan će trajati točno 7 sati. Zatim će ista situacija trajati 2 dana. A već od 24. prosinca dan će polako ali sigurno ići na dobit.

U prosjeku će se dnevno dodati jedna minuta dnevnog svjetla. Na kraju mjeseca prosinački će izlazak sunca biti točno u 9 sati, što je 27 minuta kasnije od 1. prosinca

22. lipnja je ljetni solsticij. Sve se događa upravo suprotno. U cijeloj godini je na ovaj datum najduži dan po trajanju i najkraća noć. Ovo je za sjevernu hemisferu.

Na jugu je obrnuto. Uz ovaj dan vežu se zanimljive prirodne pojave. Iza arktičkog kruga dolazi polarni dan, sunce ne zalazi ispod horizonta na sjevernom polu 6 mjeseci. U lipnju u St. Petersburgu počinju misteriozne bijele noći. Traju otprilike od sredine lipnja dva do tri tjedna.

Sva ova 4 astrološka datuma mogu varirati za 1-2 dana, budući da se solarna godina ne poklapa uvijek s kalendarskom. Pomaci se također javljaju u prijestupnim godinama.

Visina sunca iznad horizonta i klimatski uvjeti

Sunce je jedan od najvažnijih klimatskih čimbenika. Ovisno o tome kako se promijenila visina sunca iznad horizonta na određenom području zemljine površine, mijenjaju se klimatski uvjeti i godišnja doba.

Na primjer, na dalekom sjeveru sunčeve zrake padaju pod vrlo malim kutom i samo klize po površini zemlje bez da je uopće zagrijavaju. Pod uvjetom ovog faktora, klima je ovdje izuzetno teška, postoji permafrost, hladne zime sa ledenim vjetrovima i snijegom.

Što je sunce više iznad horizonta, to je klima toplija. Na primjer, na ekvatoru je neobično vruće, tropsko. Sezonske fluktuacije također se praktički ne osjećaju u području ekvatora, u tim područjima postoji vječno ljeto.

Mjerenje visine sunca iznad horizonta

Kako kažu, sve genijalno je jednostavno. Dakle ovdje. Uređaj za mjerenje visine sunca iznad horizonta elementarno je jednostavan. To je horizontalna površina sa motkom u sredini dužine 1 metar. Za sunčanog dana u podne stup baca najkraću sjenu. Uz pomoć ove najkraće sjene provode se izračuni i mjerenja. Potrebno je izmjeriti kut između kraja sjene i segmenta koji spaja kraj stupa s krajem sjene. Ova vrijednost kuta bit će kut 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 utječe na dolazak sunčevog zračenja. Kada je upadni kut sunčevih zraka mali, zrake moraju proći kroz debljinu atmosfere. Sunčevo zračenje se djelomično apsorbira, dio zraka se odbija od čestica lebdećih u zraku i u obliku raspršenog zračenja dospijeva na površinu zemlje.

Visina sunca se neprestano mijenja kako se prelazi iz zime u ljeto, kao i s promjenom dana. Ovaj kut dostiže svoju najveću vrijednost u 12:00 sati (po solarnom vremenu). Uobičajeno je reći da je u ovom trenutku sunce u zenitu. U podne intenzitet zračenja također doseže maksimalnu vrijednost. Minimalne vrijednosti intenziteta zračenja postižu se ujutro i navečer, kada je sunce nisko iznad horizonta, kao i zimi. Istina, zimi malo više izravne sunčeve svjetlosti pada na zemlju. To je zbog činjenice da je apsolutna vlažnost zimskog zraka niža i samim time on manje apsorbira sunčevo zračenje.

Sunce izlazi u 6:00 na istoku i lagano obasjava istočni fasadni zid (samo u obliku zračenja reflektiranog od atmosfere). S povećanjem upadnog kuta sunčeve svjetlosti, intenzitet sunčevog zračenja koje pada na površinu fasadnog zida brzo raste. Oko 8 sati ujutro intenzitet sunčevog zračenja je već oko 500 W/m², a maksimalnu vrijednost od cca 700 W/m² na južnom pročelnom zidu zgrade postiže nešto prije podneva.

Kada se globus okrene oko svoje osi u jednom danu, odnosno pri prividnom kretanju sunca oko globusa, upadni kut sunčevih zraka mijenja se ne samo u vertikalnom, već i u horizontalnom smjeru. Taj kut u horizontalnoj ravnini naziva se azimutni kut. Pokazuje za koliko stupnjeva upadni kut sunčevih zraka odstupa od smjera sjevera ako puni krug iznosi 360°. Vertikalni i horizontalni kutovi međusobno su povezani tako da pri promjeni godišnjih doba, uvijek dva puta godišnje, kut visine sunca na nebu ispada isti za iste vrijednosti kuta azimuta.

Putanje Sunca tijekom njegovog prividnog kretanja oko Zemljine kugle zimi i ljeti u dane proljetnog i jesenskog ekvinocija. Projiciranjem tih trajektorija na horizontalnu ravninu dobiva se planarna slika pomoću koje je moguće točno opisati položaj sunca na nebu, gledano s određene točke na zemaljskoj kugli. Takva karta Sunčeve putanje naziva se Sunčev dijagram ili jednostavno Sunčeva 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 od zemljine površine

Zimi se okomite površine, kao što su fasadni zidovi zgrada, mogu reflektirati od površine zemlje značajnom količinom dodatnog sunčevog zračenja. Od ukupne količine sunčeve energije koja pada na horizontalnu površinu zemlje, do 50-80%, ovisno o čistoći snijega, odbija se od snježnog pokrivača. Neravna površina zemlje, vegetacija koja je ostala ispod snježnog pokrivača itd. raspršuju većinu sunčevog zračenja. To znači da se samo oko polovice zračenja koje pada na horizontalnu površinu reflektira i dopire do površine fasadnog zida. Može se izračunati da se kao rezultat refleksije vjerojatnost korištenja sunčevog zračenja povećava za oko 25%. Takav dobitak je neophodan, posebno početkom proljeća, kada se kut visine sunca na nebu naglo povećava i, sukladno tome, više sunčeve svjetlosti pada na površinu zemlje i reflektira se od nje.

Snijeg je prirodna toplinska izolacija; 30 cm snijega odgovara sloju mineralne vune debljine 5 cm.U proljeće se snijeg prvo otopi s južne strane, pa se stoga povećava površina kroz koju sunčeva svjetlost ulazi u staklenik (ako se otopi inje na staklu).

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

Južna polovica neba

Dobra metoda za određivanje razdoblja 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 središtu neba i staklenika, a ispred vas se otvara pogled na južnu polovicu neba. Od jeseni do proljeća, sunce izlazi i zalazi u ovoj zoni polukupole. Bilo koji dan navedenog razdoblja kreće se duž površine ove zone i vidljiv je (u bez oblaka) od jutra do večeri. U finskim uvjetima sunce nikada ne sja izravno odozgo prema dolje, kao što se opaža u južnim zemljama blizu ekvatora (±23,5 ° sjeverne i južne geografske širine). Međutim, zbog raspršenja sunčevog zračenja, primjerice za oblačnog dana, svjetlost ulazi u staklenik sa svih strana, čak i izravno odozgo (slika 43). Bitno je da biljke budu što dulje izložene sunčevoj svjetlosti svaki dan, jer reakcija fotosinteze ne dolazi ako je svjetlost premala. Većina biljaka zahtijeva minimalnu količinu sunčeve svjetlosti između 2000 i 3000 luksa kako bi osigurale zadovoljavajuće uvjete za rast.

Riža. 42. Pogled na južnu polovicu neba iz staklenika u nedostatku prepreka.

Riža. 43. Pogled iz staklenika na južnu polovinu neba.

Čak iu slučaju kada dio zidova i stropa stvara barijeru, 50% južne polovice neba je otvoreno.

Usred zime takve se vrijednosti osvijetljenosti postižu tek na otvorenom u podne oko 1 sat, a često je i to isključeno zbog debelog sloja oblaka. Tek u veljači (listopadu) postižu se željene prosječne razine osvijetljenosti za dovoljno dugo vrijeme (otprilike od 09:00 do 15:00 sati).

Za uzgoj biljaka svjetlost je važnija od temperature, stoga je pravilnim postavljanjem i oblikovanjem ovakvog staklenika potrebno osigurati da sam staklenik, a posebno biljke dobiju dovoljnu količinu svjetlosne energije. Sunčeve zrake moraju prodrijeti kroz 1-2 sloja staklene ili polietilenske prevlake, tako da se intenzitet sunčeve svjetlosti koja ulazi u staklenik smanjuje za oko 30%. Okoliš također često sadrži zgrade i biljke koje stvaraju sjenu i time smanjuju korisno osvjetljenje koje daje sunčeva svjetlost.

Postoje dva razloga zašto se staklenici ne preporučuju potpuno graditi od prozirnih materijala: prvo, za sunčanih dana u takvom stakleniku može se akumulirati previše energije zračenja, zbog čega temperatura tamo raste do neprihvatljive razine; drugo, materijali koji propuštaju svjetlost imaju loša toplinska izolacijska svojstva, te stoga mogu nastati veliki gubici topline.

Za postizanje zadovoljavajućeg krajnjeg rezultata potrebno je optimizirati niz čimbenika, kao što su orijentacija staklenika, veličina ostakljene površine plastenika, njegov oblik i sposobnost skladištenja topline, kao i kako bi se smanjilo zasjenjenje staklenika od strane okoline tijekom hladne sezone.

Ovaj proces je vrlo kompliciran i zahtijeva pomoć računala. Na temelju automatske obrade informacija "atk" i uzimajući u obzir praktična iskustva, moguće je formulirati "pravilo palca" (tj. najbolje rješenje), prema kojem je područje propuštanja svjetlosti premaz staklenika trebao bi biti takav da se polovica neba otvara.

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 gubitak topline, budući da 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.

Na istoj geografskoj točki u različito doba dana sunčeve zrake padaju na zemlju pod različitim kutovima. Izračunavanjem ovog kuta i poznavanjem geografskih koordinata može se točno izračunati astronomsko vrijeme. Moguć je i suprotan učinak. Uz pomoć kronometra koji pokazuje točno astronomsko vrijeme možete georeferencirati točku.

Trebat će vam

• - gnomon;
• - vladar;
• - horizontalna površina;
• - razina tekućine za uspostavljanje vodoravne površine;
• - kalkulator;
• - tablice tangensa i kotangenata.

Uputa

• Pronađite strogo vodoravnu površinu. Provjerite s razinom. Mogu se koristiti i uređaji s mjehurićima i elektronički uređaji. Ako koristite libelu, mjehurić bi trebao biti točno u sredini. Radi lakšeg daljnjeg rada, pričvrstite list papira na površinu. U ovom slučaju najbolje je koristiti milimetarski papir. Kao vodoravnu površinu možete uzeti list debele, izdržljive šperploče. Ne bi trebalo imati depresije i neravnine.
• Na milimetarskom papiru nacrtajte točku ili križić. Postavite gnomon okomito tako da se njegova os podudara s vašom oznakom. Gnomon je šipka ili stup postavljen strogo okomito. Njegov vrh ima oblik oštrog stošca.
• Postavite drugu točku na krajnju točku sjene gnomona. Označite ga kao točku A, a prvu - kao točku C. Trebali biste znati visinu gnomona s dovoljnom točnošću. Što je veći gnomon, rezultat će biti točniji.
• Izmjerite udaljenost od točke A do točke C na bilo koji način. Imajte na umu da su mjerne jedinice iste kao visina gnomona. Ako je potrebno, pretvorite u najprikladnije jedinice.
• Na posebnom listu papira nacrtajte crtež koristeći dobivene podatke. Na crtežu biste trebali dobiti pravokutni trokut u kojem je pravi kut C položaj gnomona, krak CA duljina sjene, a krak CB visina gnomona.
• Izračunajte kut A koristeći tangens ili kotangens koristeći formulu tgA=BC/AC. Poznavajući tangentu, odredite stvarni kut.
• Dobiveni kut je kut između vodoravne površine i sunčeve zrake. Upadni kut je kut između okomice spuštene na podlogu i grede. Odnosno, jednak je 90º-A.

Podsjetnik za rješavanje zadataka na temu "Zemlja kao planet Sunčevog sustava"

Za izvođenje zadataka određivanja visine Sunca iznad horizonta na različitim točkama koje se nalaze na istoj paraleli potrebno je odrediti podnevni meridijan pomoću podataka o vremenu Greenwičkog meridijana. Podnevni meridijan određuje se formulom:

(12 sati - Greenwich meridijansko vrijeme) * 15º - ako je meridijan na istočnoj hemisferi;

(Greenwich meridijansko vrijeme - 12 sati) * 15º - ako je meridijan na zapadnoj hemisferi.

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

Primjer1. .

Odredite u kojoj će od točaka označenih slovima na karti Australije 21. ožujka biti suncenajgornji iznad horizonta u 5 ujutro po GMT solarnom vremenu. Zapišite obrazloženje svog odgovora.

Odgovor. U točki A

Točka A je bliža od ostalih točaka podnevnom meridijanu (12 - 5) * 15º \u003d 120º istočno.

Primjer2. Odredite u kojoj će se od točaka označenih slovima na karti Sjeverne Amerike nalaziti Sunce ispod svega iznad horizonta u 18:00 GMT. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovor. U točki A (18-12)*15º =90 º

2. Za rješavanje zadataka za određivanje visine Sunca iznad horizonta na različitim točkama koje nisu na istoj paraleli, te kada postoji oznaka dana zimskog (22. prosinca) ili ljetnog (22. lipnja) solsticija, trebaš

zapamtite da se Zemlja kreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu i što je točka istočnija, Sunce će prije izaći iznad horizonta.;

analizirati položaj točaka navedenih u zadatku u odnosu na polarne krugove i trope. Na primjer, ako pitanje sadrži naznaku dana - 20. prosinca, to znači dan blizu dana zimskog solsticija, kada se promatra polarna noć na području sjeverno od Arktičkog kruga. To znači da što se točka nalazi sjevernije, Sunce će kasnije izaći iznad horizonta, što južnije, to ranije.

Odredite u kojoj je od točaka označenih slovima na karti Sjeverne Amerike 20. prosinca Sunce kao prvo na meridijanu u Greenwichu vrijeme će izaći iznad horizonta. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovor. U točki C.

Točka A nalazi se istočno od točke C, a točka C je sjeverno (20. prosinca, što je dan kraći, to je bliže sjevernom polu).

1. Da biste dovršili zadatke za određivanje duljine dana (noći) u vezi s promjenom kuta nagiba Zemljine osi prema ravnini orbite, morate zapamtiti da je mjera stupnja kuta nagiba Zemlje os na ravninu Zemljine orbite određuje paralelu na kojoj će se nalaziti Arktički krug. Zatim se provodi analiza situacije predložene u zadatku. Na primjer, ako je teritorij u uvjetima dugog dana (u lipnju na sjevernoj hemisferi), tada što je teritorij bliže Arktičkom krugu, to je dan duži, što dalje - to kraći.

Odredite koja od paralela: 20° N, 10° N, na ekvatoru, 10° J ili 20° S. - hoće li biti maksimalna duljina dana na dan kada je Zemlja u orbiti u položaju prikazanom na slici brojem 3? Obrazložite svoj odgovor.

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

U točki 3 Zemlja se nalazi na dan zimskog solsticija – 22. prosinca, u uvjetima duže dnevne svjetlosti – južna hemisfera. Točka A zauzima najjužniji položaj.

Na kojoj je paraleli označenoj slovima na slici 22. prosinca dan najkraći?

4. Za određivanje geografske širine područja uzima se u obzir ovisnost kuta upada sunčevih zraka o geografskoj širini područja. U dane ekvinocija(21. ožujka i 23. rujna), kada Sunčeve zrake padaju okomito na ekvator, za određivanje geografske širine koristi se formula:

90 º - upadni kut sunčevih zraka = zemljopisna širina područja (sjever ili jug određuju sjenke koje bacaju predmeti).

Na dane solsticija (22. lipnja i 22. prosinca) mora se uzeti u obzir da sunčeve zrake padaju okomito (pod kutom od 90º) na trop (23,5 º N i 23,5º J). Stoga se za određivanje geografske širine područja na osvijetljenoj hemisferi (na primjer, 22. lipnja na sjevernoj hemisferi) koristi formula:

90º- (upadni kut sunčevih zraka - 23,5º) = zemljopisna širina područja

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

90º - (upadni kut sunčevih zraka + 23,5º) = geografska širina područja

Primjer1.

Odredite geografske koordinate točke ako se zna da je u dane ekvinocija podnevno Sunce iznad horizonta na visini od 40º (sjena objekta pada prema sjeveru), a lokalno vrijeme je ispred vremena griničkog meridijana za 3 sata. Zapišite svoje izračune i razmišljanja

Odgovor. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL , jer sjena objekata pada prema sjeveru na sjevernoj hemisferi)

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

Primjer2.

Odredite geografske koordinate točke koja se nalazi u Sjedinjenim Američkim Državama, ako je poznato da je 21. ožujka u 17 sati po solarnom vremenu griničkog meridijana u ovoj točki podne i da je Sunce na visini od 50 ° iznad horizonta. Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovor. 40ºN, 75ºW

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

(17h -12h)*15 = 75º (h.d., jer se nalazi od griničkog meridijana prema zapadu za 3 vremenske zone)

Primjer3.

Odredi zemljopisnu širinu mjesta ako se zna da je 22. lipnja podnevno Sunce iznad horizonta na visini od 35º NL Zabilježite svoje izračune.

Odgovor.78,5 º NL

90 º -(35 º -23,5 º ) = 78,5 s.l.

5. Za određivanje meridijana (zemljopisne dužine područja), na kojem se točka nalazi, prema vremenu griničkog meridijana i lokalnog sunčevog vremena, potrebno je odrediti vremensku razliku između njih. Na primjer, ako je podne (12 sati) na meridijanu u Greenwichu, a lokalno solarno vrijeme na navedenoj točki je 8 sati, razlika (12-8) je 4 sata. Dužina jedne vremenske zone je 15º. Da biste odredili željeni meridijan, izračun je 4 x 15º = 60º. Da biste odredili hemisferu u kojoj se nalazi određeni meridijan, morate zapamtiti da se Zemlja rotira od zapada prema istoku (u smjeru suprotnom od kazaljke na satu). Dakle, ako je vrijeme griničkog meridijana veće nego u određenoj točki, točka se nalazi na zapadnoj hemisferi (kao u predloženom primjeru). Ako je vrijeme griničkog meridijana manje od zadane točke, točka se nalazi na istočnoj hemisferi.

Primjer.

Na kojem se meridijanu nalazi točka ako se zna da je u podne po vremenu griničkog meridijana mjesno sunčevo vrijeme u njoj 16 sati? Zapišite svoje obrazloženje.

Odgovor. Točka je na meridijanu 60º o.d.

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

4x15 º = 60 º

Istočna geografska dužina, jer u točki 16.00, kada je na Greenwichu još 12.00 (tj. točka se nalazi na istoku)

Biti maksimalan vrlo je važno orijentacija i kut kolektora. Da bi apsorbirao maksimalnu količinu, ravnina solarnog kolektora uvijek mora biti okomita na sunčeve zrake. Međutim, Sunce obasjava Zemljinu površinu ovisno o dobu dana i godini. uvijek pod drugim kutom. Stoga je za ugradnju solarnih kolektora potrebno poznavati optimalnu orijentaciju u prostoru. Za procjenu optimalne orijentacije kolektora u obzir se uzima rotacija Zemlje oko Sunca i oko svoje osi, kao i promjena udaljenosti od Sunca. Za određivanje položaja ili, potrebno je uzeti u obzir osnovni kutni parametri:

Geografska širina mjesta postavljanja φ;

Satni kut ω;

Kut sunčeve deklinacije δ;

Kut nagiba prema horizontu β;

Azimut α;

Geografska širina mjesta instalacije(φ) pokazuje koliko je to mjesto sjeverno ili južno od ekvatora, a čini kut od 0° do 90°, računajući od ravnine ekvatora do jednog od polova – sjevernog ili južnog.

satni kut(ω) pretvara lokalno solarno vrijeme u broj stupnjeva koje sunce prijeđe preko neba. Po definiciji, satni kut je nula u podne. Zemlja se okrene za 15° u jednom satu. Ujutro je kut sunca negativan, a navečer pozitivan.

Kut deklinacije Sunca(δ) ovisi o rotaciji Zemlje oko Sunca, budući da orbita rotacije ima eliptični oblik, a i sama os rotacije je nagnuta, kut se mijenja tijekom godine od 23,45° do -23,45°. Kut deklinacije postaje jednak nuli dva puta godišnje na dane proljetnog i jesenskog ekvinocija.

Deklinacija sunca za određeni dan određena je formulom:

Nagnuti prema horizontu(β) se formira između horizontalne ravnine i solarne ploče. Na primjer, kod montaže na kosi krov, kut nagiba kolektora određen je nagibom nagiba krova.

Azimut(α) karakterizira odstupanje apsorpcijske ravnine kolektora od smjera juga, kada je solarni kolektor orijentiran točno prema jugu, azimut = 0°.

Upadni kut sunčevih zraka na proizvoljno usmjerenu površinu, koja ima određenu vrijednost azimuta α i kut nagiba β, određuje se formulom:

Ako u ovoj formuli vrijednost kuta β zamijenimo s 0, dobivamo izraz za određivanje kuta upadanja sunčevih zraka na horizontalnu površinu:

Intenzitet toka sunčevog zračenja za određeni položaj apsorbirajuće ploče u prostoru izračunava se po formuli:

Gdje su J s i J d intenzitet tokova izravnog i difuznog Sunčevog zračenja koje pada na horizontalnu površinu.

Koeficijenti položaja solarnih kolektora za izravno i difuzno sunčevo zračenje.

Kako bi se osiguralo da maksimalna (tijekom procijenjenog razdoblja) količina sunčeve energije stigne do apsorbera, kolektor se montira u nagnutom položaju s optimalnim kutom nagiba prema horizontu β, koji se određuje proračunskom metodom i ovisi o razdoblju korištenja Sunčevog sustava. Uz južnu orijentaciju kolektora za cjelogodišnje solarne sustave β = φ, za sezonske solarne sustave β = φ–15°. Tada će formula poprimiti oblik za sezonske solarne sustave:

Za cijelu godinu:

Solarni kolektori okrenuti prema jugu i postavljeni pod kutom od 30° do 65° u odnosu na horizont, omogućuju postizanje maksimalne vrijednosti apsorpcije. Ali čak i pod određenim odstupanjima od tih uvjeta, može generirati dovoljnu količinu energije. Instalacija pod niskim kutom je učinkovitija ako solarni kolektori ili solarni nizovi ne mogu biti orijentirani prema jugu.

Na primjer, ako su solarni paneli orijentirani prema jugozapadu, s azimutom od 45° i kutom nagiba od 30°, tada će takav sustav moći apsorbirati do 95% maksimalne količine sunčevog zračenja. Ili, kada je orijentiran na istok ili zapad, do 85% energije može se predati kolektoru kada su paneli postavljeni pod kutom od 25-35°. Ako je kut nagiba kolektora veći, tada će količina energije koja ulazi u površinu kolektora biti ravnomjernija, za podržavanje grijanja, ova opcija instalacije je učinkovitija.

Često orijentacija solarnog kolektora ovisi o tome je li kolektor instaliran na krovu zgrade, stoga je vrlo važno u fazi projektiranja uzeti u obzir mogućnost optimalne ugradnje kolektora.