Den maksimale innfallsvinkelen for sollys. Solstråling

Livet på planeten vår avhenger av mengden sollys og varme. Det er forferdelig å forestille seg, selv for et øyeblikk, hva som ville ha skjedd hvis det ikke hadde vært en slik stjerne på himmelen som Solen. Hvert gresstrå, hvert blad, hver blomst trenger varme og lys, som mennesker i luften.

Innfallsvinkelen til solens stråler er lik høyden til solen over horisonten

Mengden sollys og varme som kommer inn på jordoverflaten er direkte proporsjonal med innfallsvinkelen til strålene. Solens stråler kan falle på jorden i en vinkel fra 0 til 90 grader. Vinkelen som strålene treffer jorden er annerledes, fordi planeten vår har form som en ball. Jo større den er, jo lettere og varmere er den.

Således, hvis strålen kommer i en vinkel på 0 grader, glir den bare langs jordoverflaten uten å varme den opp. Denne innfallsvinkelen forekommer på Nord- og Sydpolen, utenfor polarsirkelen. I rette vinkler faller solstrålene på ekvator og på overflaten mellom sør og

Hvis vinkelen på solstrålene på bakken er riktig, indikerer dette det

Dermed er strålene på jordoverflaten og solens høyde over horisonten lik hverandre. De er avhengige av geografisk breddegrad. Jo nærmere null breddegrad, jo nærmere innfallsvinkelen til strålene er 90 grader, jo høyere er solen over horisonten, jo varmere og lysere.

Hvordan endrer solen sin høyde over horisonten?

Høyden på solen over horisonten er ikke en konstant verdi. Tvert imot, det er alltid i endring. Årsaken til dette ligger i den kontinuerlige bevegelsen til planeten Jorden rundt stjernen Solen, samt rotasjonen av planeten Jorden rundt sin egen akse. Som et resultat følger dagen etter natten, og årstidene hverandre.

Territoriet mellom tropene mottar mest varme og lys, her er dagen og natten nesten like lang, og solen er på sitt senit 2 ganger i året.

Overflaten utenfor polarsirkelen mottar mindre varme og lys, det er slike begreper som natt, som varer i omtrent seks måneder.

Høst- og vårjevndøgn

4 astrologiske hoveddatoer er identifisert, som bestemmes av solens høyde over horisonten. 23. september og 21. mars er det høst- og vårjevndøgn. Det betyr at solhøyden over horisonten i september og mars i disse dager er 90 grader.

Sør og opplyst av solen likt, og nattens lengdegrad er lik dagens lengdegrad. Når astrologisk høst kommer på den nordlige halvkule, så på den sørlige halvkule, tvert imot, våren. Det samme kan sies om vinter og sommer. Hvis det er vinter på den sørlige halvkule, så er det sommer på den nordlige halvkule.

Sommer- og vintersolverv

22. juni og 22. desember er sommerdagene og 22. desember er den korteste dagen og den lengste natten på den nordlige halvkule, og vintersolen er på sin laveste høyde over horisonten for hele året.

Over en breddegrad på 66,5 grader er solen under horisonten og stiger ikke. Dette fenomenet, når vintersolen ikke stiger til horisonten, kalles polarnatten. Den korteste natten skjer på en breddegrad på 67 grader og varer bare i 2 dager, og den lengste natten skjer ved polene og varer i 6 måneder!

Desember er den måneden i året med de lengste nettene på den nordlige halvkule. Folk i Sentral-Russland våkner for å jobbe i mørket og kommer tilbake om natten også. Dette er en vanskelig måned for mange, ettersom mangelen på sollys tar en toll på den fysiske og moralske tilstanden til folket. Av denne grunn kan depresjon til og med utvikle seg.

I Moskva i 2016 vil soloppgangen 1. desember være klokken 08.33. I dette tilfellet vil lengden på dagen være 7 timer 29 minutter. hinsides horisonten vil være veldig tidlig, klokken 16.03. Natten blir 16 timer 31 minutter. Dermed viser det seg at nattens lengdegrad er 2 ganger større enn dagens lengde!

I år er vintersolverv 21. desember. Den korteste dagen vil vare nøyaktig 7 timer. Da vil samme situasjon vare i 2 dager. Og allerede fra 24. desember går dagen sakte men sikkert til overskudd.

I gjennomsnitt vil det legges til ett minutt dagslys per dag. I slutten av måneden vil soloppgangen i desember være nøyaktig klokken 9, som er 27 minutter senere enn 1. desember

22. juni er det sommersolverv. Alt skjer akkurat det motsatte. For hele året er det på denne datoen den lengste dagen i varighet og den korteste natten. Dette er for den nordlige halvkule.

I sør er det omvendt. Interessante naturfenomener er knyttet til denne dagen. Utover polarsirkelen kommer polardagen, solen går ikke ned under horisonten på Nordpolen på 6 måneder. Mystiske hvite netter begynner i St. Petersburg i juni. De varer fra omtrent midten av juni i to til tre uker.

Alle disse 4 astrologiske datoene kan variere med 1-2 dager, siden solåret ikke alltid sammenfaller med kalenderåret. Også forskyvninger skjer i skuddår.

Solens høyde over horisonten og klimatiske forhold

Solen er en av de viktigste klimadannende faktorene. Avhengig av hvordan solens høyde over horisonten over et bestemt område av jordoverflaten har endret seg, endres klimatiske forhold og årstider.

For eksempel i det fjerne nord faller solstrålene i en veldig liten vinkel og glir bare langs jordoverflaten uten å varme den opp i det hele tatt. Under betingelsen av denne faktoren er klimaet her ekstremt alvorlig, det er permafrost, kalde vintre med iskald vind og snø.

Jo høyere sola er over horisonten, jo varmere blir klimaet. For eksempel, ved ekvator er det uvanlig varmt, tropisk. Sesongsvingninger merkes praktisk talt ikke i ekvatorregionen, i disse områdene er det evig sommer.

Måler høyden på solen over horisonten

Som de sier, alt genialt er enkelt. Så her. Enheten for å måle høyden på solen over horisonten er elementær enkel. Det er en horisontal flate med en stang i midten 1 meter lang. På en solrik dag ved middagstid, kaster stangen den korteste skyggen. Ved hjelp av denne korteste skyggen utføres beregninger og målinger. Det er nødvendig å måle vinkelen mellom enden av skyggen og segmentet som forbinder enden av stangen til enden av skyggen. Denne verdien av vinkelen vil være vinkelen til solen over horisonten. Denne enheten kalles en gnomon.

Gnomonen er et eldgammelt astrologisk instrument. Det finnes andre enheter for å måle høyden på solen over horisonten, for eksempel sekstanten, kvadranten, astrolabium.

Høyden på solen påvirker i betydelig grad ankomsten av solstråling. Når innfallsvinkelen til solstrålene er liten, må strålene passere gjennom atmosfærens tykkelse. Solstråling absorberes delvis, en del av strålene reflekteres fra partikler suspendert i luften og når jordoverflaten i form av spredt stråling.

Høyden på solen endrer seg kontinuerlig ettersom den går fra vinter til sommer, slik den gjør med skifte av dag. Denne vinkelen når sin største verdi klokken 12:00 (soltid). Det er vanlig å si at i dette øyeblikket er solen på sitt senit. Ved middagstid når også strålingsintensiteten sin maksimale verdi. Minimumsverdiene for strålingsintensiteten nås om morgenen og kvelden, når solen er lavt over horisonten, så vel som om vinteren. Riktignok faller litt mer direkte sollys på jorden om vinteren. Dette skyldes at vinterluftens absolutte fuktighet er lavere og derfor absorberer den mindre solstråling.

Solen står opp klokken 6:00 i øst og lyser litt opp den østlige fasadeveggen (kun i form av stråling som reflekteres av atmosfæren). Med en økning i innfallsvinkelen for sollys, øker intensiteten av solstråling som faller på overflaten av fasadeveggen raskt. Omtrent klokken 08.00 er intensiteten av solstråling allerede omtrent 500 W / m², og den når en maksimal verdi på omtrent 700 W / m² på den sørlige fasadeveggen av bygningen litt tidligere enn kl.

Når kloden roterer rundt sin akse på en dag, det vil si med solens tilsynelatende bevegelse rundt kloden, endres innfallsvinkelen til solstrålene ikke bare i vertikal, men også i horisontal retning. Denne vinkelen i horisontalplanet kalles asimutvinkelen. Den viser hvor mange grader innfallsvinkelen til solstrålene avviker fra nordretningen hvis en hel sirkel er 360°. De vertikale og horisontale vinklene er sammenkoblet slik at når årstidene endres, alltid to ganger i året, viser vinkelen på solhøyden på himmelen seg å være den samme for de samme verdiene for asimutvinkelen.

Solens baner under dens tilsynelatende bevegelse rundt kloden om vinteren og sommeren på dagene med vår- og høstjevndøgn. Ved å projisere disse banene på et horisontalt plan, oppnås et plant bilde, ved hjelp av hvilket det er mulig å nøyaktig beskrive solens posisjon på himmelen, sett fra et bestemt punkt på kloden. Et slikt kart over solbanen kalles et soldiagram eller rett og slett et solkart. Siden solens bane endres når den beveger seg fra sør (fra ekvator) til nord, har hver breddegrad sitt eget karakteristiske solkart.

Refleksjon av solstråling fra jordoverflaten

Om vinteren kan vertikale overflater, som fasadeveggene til bygninger, reflekteres fra jordoverflaten av en betydelig mengde ekstra solstråling. Av den totale mengden solenergi som faller inn på den horisontale overflaten av jorden, reflekteres opptil 50-80 %, avhengig av snøens renhet, fra snødekket. Jordens ujevne overflate, vegetasjonen som er igjen under snødekket osv. sprer mesteparten av solinnstrålingen. Dette betyr at kun omtrent halvparten av strålingen som faller inn på en horisontal flate reflekteres og når overflaten av fasadeveggen. Det kan beregnes at som et resultat av refleksjon øker sannsynligheten for å bruke solstråling med ca 25 %. En slik gevinst er viktig, spesielt i begynnelsen av våren, når vinkelen på solhøyden på himmelen øker raskt, og følgelig vil mer sollys falle på jordoverflaten og reflekteres fra den.

Snø er en naturlig termisk isolasjon; 30 cm snø tilsvarer et 5 cm tykt lag mineralull Om våren tiner snøen først på sørsiden, og derfor øker overflatearealet som sollys kommer inn i drivhuset gjennom (hvis frosten på glasset tiner).

Den tidligere direktøren for Scientific Research Institute of Meteorology, professor Rossi, har utviklet et interessant alternativ for å bygge et drivhus i Lappland. I denne løsningen brukes de klimatiske forholdene i Lappland optimalt både når det gjelder lagring av solenergi (til oppvarming) og når det gjelder å beskytte drivhuset mot vind og varmetap.

Den sørlige halvdelen av himmelen

En god metode for å bestemme isolasjonstiden til et drivhus er som følger: forestill deg at du står i dette drivhuset og ser med klokken fra øst til vest og fra horisonten og opp. Dermed ser du ut til å befinne deg i midten av himmelen og drivhuset, og foran deg åpner en utsikt mot den sørlige himmelhalvdelen. Fra høst til vår står solen opp og går ned i denne halvkuppelformede sonen. På hvilken som helst dag i den angitte perioden beveger den seg langs overflaten av denne sonen og er synlig (i skyfritt vær) fra morgen til kveld. Under finske forhold skinner solen aldri direkte fra topp til bunn, ettersom den observeres i sørlige land nær ekvator (±23,5 ° nordlig og sørlig breddegrad). Men på grunn av spredning av solstråling, for eksempel på en overskyet dag, kommer lys inn i drivhuset fra alle kanter, selv direkte ovenfra (fig. 43). Det er viktig at plantene eksponeres for sollys så lenge som mulig hver dag, siden fotosyntesereaksjonen ikke oppstår hvis lyset er for lavt. De fleste planter krever en minimumsmengde sollys mellom 2000 og 3000 lux for å gi tilfredsstillende vekstforhold.

Ris. 42. Utsikt over den sørlige halvdelen av himmelen fra drivhuset i fravær av hindringer.

Ris. 43. Utsikt fra drivhuset til den sørlige halvdelen av himmelen.

Selv i tilfellet når en del av veggene og taket skaper en barriere, åpnes 50% av den sørlige halvdelen av himmelen.

Midt på vinteren nås slike belysningsverdier bare i friluft ved middagstid i omtrent 1 time, og ofte er til og med dette utelukket på grunn av et tykt lag med skyer. Først i februar (oktober) oppnås de ønskede gjennomsnittlige lysnivåene i tilstrekkelig lang tid (omtrent fra 09:00 til 15:00).

For voksende planter er lys viktigere enn temperatur, derfor er det nødvendig å sørge for at selve drivhuset og spesielt plantene får en tilstrekkelig mengde lysenergi ved riktig plassering og forming av et slikt drivhus. Solens stråler må trenge gjennom 1-2 lag med glass eller polyetylenbelegg, slik at intensiteten av sollys som kommer inn i drivhuset reduseres med ca. 30%. Miljøet inneholder også ofte bygninger og planter som skaper skygge og dermed reduserer den nyttige belysningen fra sollys.

Det er to grunner til at drivhus ikke anbefales å bygges helt fra gjennomsiktige materialer: for det første, på solfylte dager, kan det samle seg for mye strålingsenergi i et slikt drivhus, som et resultat av at temperaturen stiger der til et uakseptabelt nivå; for det andre har lystransmitterende materialer dårlige varmeisolasjonsegenskaper, og det kan derfor oppstå store varmetap.

For å oppnå et tilfredsstillende sluttresultat er det nødvendig å optimere en rekke faktorer, som drivhusets orientering, størrelsen på glassflaten til drivhusskallet, dets form og varmelagringskapasitet, samt for å minimere skyggeleggingen av drivhuset av miljøet i den kalde årstiden.

Denne prosessen er svært komplisert og krever hjelp fra en datamaskin. Basert på automatisk behandling av informasjon "atk" og tatt i betraktning praktisk erfaring, er det mulig å formulere "tommelfingerregelen" (dvs. den beste løsningen), i henhold til hvilken området for den lystransmitterende belegg av drivhuset skal være slik at halvparten av himmelen åpner seg.

Hvis drivhuset hovedsakelig brukes som bolig, kan arealet av det lystransmitterende belegget reduseres noe. I dette tilfellet er det viktig å oppnå en gunstig temperatur, det vil si redusere varmetapet, siden de har en tendens til å bruke drivhuset om høsten og våren om kvelden, når solen allerede er under horisonten. I dette tilfellet kan små områder for dyrking av planter organiseres i godt opplyste områder.

I samme geografiske punkt til forskjellige tider av døgnet faller solstrålene på jorden i forskjellige vinkler. Ved å beregne denne vinkelen og kjenne de geografiske koordinatene, kan astronomisk tid beregnes nøyaktig. Den motsatte effekten er også mulig. Ved hjelp av et kronometer som viser den nøyaktige astronomiske tiden, kan du georeferere et punkt.

Du vil trenge

• - gnomon;
• - Hersker;
• - horisontal overflate;
• - væskenivå for å etablere en horisontal overflate;
• - kalkulator;
• - tabeller over tangenter og kotangenter.

Instruksjon

• Finn en strengt horisontal overflate. Sjekk det med et nivå. Både boble- og elektroniske enheter kan brukes. Hvis du bruker et væskenivå, skal boblen være nøyaktig i midten. For å gjøre det lettere for videre arbeid, fest et ark papir på overflaten. Det er best å bruke millimeterpapir i dette tilfellet. Som en horisontal overflate kan du ta et ark med tykk, slitesterk kryssfiner. Den skal ikke ha fordypninger og ujevnheter.
• Tegn en prikk eller et kryss på millimeterpapir. Installer gnomonen vertikalt slik at dens akse faller sammen med merket ditt. En gnomon er en stang eller stang installert strengt vertikalt. Toppen har form som en skarp kjegle.
• Plasser en andre prikk ved endepunktet av gnomonens skygge. Utpek den som punkt A, og den første - som punkt C. Du bør vite høyden på gnomonen med tilstrekkelig nøyaktighet. Jo større gnomon, jo mer nøyaktig blir resultatet.
• Mål avstanden fra punkt A til punkt C på alle måter du kan. Vær oppmerksom på at måleenhetene er de samme som høyden på gnomonen. Om nødvendig, konverter til de mest praktiske enhetene.
• På et eget ark tegner du en tegning ved å bruke dataene som er oppnådd. På tegningen skal du få en rettvinklet trekant, der den rette vinkelen C er plasseringen av gnomonen, benet CA er lengden på skyggen, og benet CB er høyden til gnomonen.
• Beregn vinkel A ved å bruke tangent eller cotangens ved å bruke formelen tgA=BC/AC. Når du kjenner tangenten, bestemmer du den faktiske vinkelen.
• Den resulterende vinkelen er vinkelen mellom den horisontale overflaten og solstrålen. Innfallsvinkelen er vinkelen mellom perpendikulæren som faller ned på overflaten og strålen. Det vil si at det er lik 90º-A.

Memo for å løse problemer om emnet "Jorden som en planet i solsystemet"

For å utføre oppgaver for å bestemme solens høyde over horisonten på forskjellige punkter som ligger på samme parallell, er det nødvendig å bestemme middagsmeridianen ved å bruke dataene om tidspunktet for Greenwich-meridianen. Middagsmeridianen bestemmes av formelen:

(12 timer - Greenwich-meridiantid) * 15º - hvis meridianen er på den østlige halvkule;

(Greenwich-meridiantid - kl. 12.00) * 15º - hvis meridianen er på den vestlige halvkule.

Jo nærmere meridianene som er foreslått i oppgaven er middagsmeridianen, jo høyere vil solen være i dem, jo ​​lenger - jo lavere.

Eksempel 1. .

Bestem i hvilke av punktene som er angitt med bokstaver på kartet over Australia, den 21. mars, vil solen væreøverste over horisonten klokken 05.00 GMT soltid. Skriv ned begrunnelsen for svaret ditt.

Svar. Ved punkt A

Punkt A er nærmere enn andre punkter middagsmeridianen (12 - 5) * 15º \u003d 120º øst.

Eksempel 2. Bestem i hvilket av punktene som er angitt med bokstaver på kartet over Nord-Amerika solen vil være plassert under alt over horisonten klokken 18:00 GMT. Skriv ned resonnementet ditt.

Svar. Ved punkt A (18-12)*15º =90 º

2. For å fullføre oppgaver for å bestemme solens høyde over horisonten på forskjellige punkter som ikke er på samme parallell, og når det er en indikasjon på dagen for vinteren (22. desember) eller sommer (22. juni) solverv, du trenger

husk at jorden beveger seg mot klokken og jo mer øst punktet er, jo tidligere vil solen stige over horisonten .;

å analysere plasseringen av punktene som er angitt i oppgaven i forhold til polarsirklene og tropene. For eksempel, hvis spørsmålet inneholder en indikasjon på dagen - 20. desember, betyr dette en dag nær dagen for vintersolverv, da polarnatten observeres i territoriet nord for polarsirkelen. Dette betyr at jo lenger nord punktet er plassert, jo senere vil solen stige over horisonten, jo lenger sør, jo tidligere.

Bestem i hvilke av punktene angitt med bokstaver på kartet over Nord-Amerika, den 20. desember, solen først av alt på Greenwich-meridianen vil tiden stige over horisonten. Skriv ned resonnementet ditt.

Svar. Ved punkt C.

Punkt A ligger øst for punkt C, og punkt C er mot nord (20. desember, jo kortere dag, jo nærmere nordpolen).

1. For å fullføre oppgaver for å bestemme lengden på dagen (natten) i forbindelse med en endring i helningsvinkelen til jordens akse til banens plan, må du huske at gradmålet for helningsvinkelen til jordens aksen til planet for jordens bane bestemmer parallellen som polarsirkelen vil ligge på. Deretter utføres analysen av situasjonen foreslått i oppgaven. For eksempel, hvis territoriet er i forhold til en lang dag (i juni på den nordlige halvkule), så jo nærmere territoriet er polarsirkelen, jo lengre dagen, jo lenger - jo kortere.

Bestem hvilken av parallellene: 20° N, 10° N, ved ekvator, 10° S eller 20° S. - vil det være en maksimal lengde på dagen den dagen Jorden er i bane i posisjonen vist på figuren med nummer 3? Begrunn svaret ditt.

Svar.Maksimal varighet vil være på breddegrad 20 S.

Ved punkt 3 er jorden på dagen for vintersolverv - 22. desember, under forhold med lengre dagslys - den sørlige halvkule. Punkt A inntar den sørligste posisjonen.

På hvilken av parallellene angitt i figuren med bokstaver, den 22. desember, er dagslyset kortest?

4. For å bestemme områdets geografiske breddegrad tas det i betraktning avhengigheten av solstrålenes innfallsvinkel på områdets breddegrad. På dagene av jevndøgn(21. mars og 23. september), når solstrålene faller vertikalt på ekvator, brukes formelen for å bestemme den geografiske breddegraden:

90 º - innfallsvinkel for solstrålene = breddegrad av området (nord eller sør bestemmes av skyggene som kastes av objekter).

På dagene for solverv (22. juni og 22. desember) må det tas i betraktning at solens stråler faller vertikalt (i en vinkel på 90º) på tropen (23.5). º N og 23,5º S). Derfor, for å bestemme breddegraden til området i den opplyste halvkule (for eksempel 22. juni på den nordlige halvkule), brukes formelen:

90º- (innfallsvinkel for solens stråler - 23,5º) = breddegraden til området

For å bestemme breddegraden til området på den ubelyste halvkule (for eksempel 22. desember på den nordlige halvkule), brukes formelen:

90º - (innfallsvinkel for solens stråler + 23,5º) = breddegraden til området

Eksempel 1.

Bestem de geografiske koordinatene til punktet hvis det er kjent at på dagene av jevndøgn er middagssolen over horisonten i en høyde av 40º (skyggen av objektet faller mot nord), og lokal tid er foran Greenwich-meridiantiden med 3 timer. Skriv ned dine beregninger og resonnementer

Svar. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL , fordi skyggen av objekter faller mot nord på den nordlige halvkule)

(12-9)x15 =60º ( o.d. , fordi lokal tid er foran Greenwich Mean Time, så punktet ligger mot øst)

Eksempel 2.

Bestem de geografiske koordinatene til et punkt som ligger i USA, hvis det er kjent at den 21. mars klokken 17 i soltiden til Greenwich-meridianen på dette punktet er det middag og solen er i en høyde av 50 ° over horisonten. Skriv ned resonnementet ditt.

Svar. 40ºN, 75ºW

90 º -50 º =40 º ( NL -fordi USA ligger på den nordlige halvkule

(17-12 timer)*15 = 75º (h.d., fordi den ligger fra Greenwich-meridianen mot vest i 3 tidssoner)

Eksempel 3.

Bestem den geografiske breddegraden til stedet hvis det er kjent at den 22. juni er middagssolen over horisonten i en høyde av 35º NL Registrer beregningene dine.

Svar.78,5 º NL

90 º -(35 º -23,5 º ) = 78,5 s.l.

5. For å bestemme meridianen (geografisk lengdegrad av området), som punktet ligger på, i henhold til tiden for Greenwich-meridianen og lokal soltid, er det nødvendig å bestemme tidsforskjellen mellom dem. For eksempel, hvis det er middag (12-tiden) på Greenwich-meridianen, og den lokale soltiden på det angitte punktet er klokken 8, er forskjellen (12-8) 4 timer. Lengden på en tidssone er 15º. For å bestemme ønsket meridian er beregningen 4 x 15º = 60º. For å bestemme halvkulen der en gitt meridian ligger, må du huske at jorden roterer fra vest til øst (mot klokken). Så hvis tiden for Greenwich-meridianen er større enn ved et gitt punkt, er punktet på den vestlige halvkule (som i det foreslåtte eksemplet). Hvis tiden for Greenwich-meridianen er mindre enn det gitte punktet, er punktet på den østlige halvkule.

Eksempel.

På hvilken meridian ligger punktet, hvis det er kjent at ved middagstid i henhold til Greenwich-meridiantiden er den lokale soltiden 16 timer i den? Skriv ned resonnementet ditt.

Svar. Poenget er på meridian 60º o.d.

16t. -12t. = 4 timer (tidsforskjell)

4x15 º = 60 º

Østlig lengdegrad, fordi på punktet 16.00, når det fortsatt er 12.00 ved Greenwich (dvs. punktet ligger mot øst)

Å være maksimal er veldig viktig samlerorientering og vinkel. For å absorbere maksimal mengde, må planet til solfangeren alltid stå vinkelrett på solstrålene. Imidlertid skinner solen på jordens overflate avhengig av tid på døgnet og året. alltid i en annen vinkel. Derfor, for installasjon av solfangere, er det nødvendig å vite den optimale orienteringen i rommet. For å vurdere den optimale orienteringen til samlerne, tas det hensyn til jordens rotasjon rundt solen og rundt dens akse, samt endringen i avstand fra solen. For å bestemme posisjonen eller, er det nødvendig å ta hensyn til grunnleggende vinkelparametere:

Latitude av installasjonsstedet φ;

Timevinkel ω;

Solar deklinasjonsvinkel δ;

Helningsvinkelen til horisonten β;

azimut α;

Breddegrad på installasjonsstedet(φ) viser hvor mye stedet er nord eller sør for ekvator, og lager en vinkel fra 0 ° til 90 °, regnet fra ekvatorplanet til en av polene - nord eller sør.

times vinkel(ω) konverterer lokal soltid til antall grader solen beveger seg over himmelen. Per definisjon er timevinkelen null ved middagstid. Jorden roterer 15° på en time. Om morgenen er solvinkelen negativ, om kvelden er den positiv.

Solens deklinasjonsvinkel(δ) avhenger av jordens rotasjon rundt solen, siden rotasjonsbanen har en elliptisk form og selve rotasjonsaksen også vippes, endres vinkelen i løpet av året fra 23,45° til -23,45°. Deklinasjonsvinkelen blir lik null to ganger i året på dagene med vår- og høstjevndøgn.

Deklinasjonen av solen for en bestemt dag bestemmes av formelen:

Vipp til horisonten(β) dannes mellom horisontalplanet og solcellepanelet. For eksempel, ved montering på et skrånende tak, bestemmes helningsvinkelen til oppsamleren av hellingen på takhellingen.

Azimut(α) karakteriserer avviket til solfangerens absorberende plan fra sørretningen, når solfangeren er orientert nøyaktig mot sør, asimut = 0°.

Innfallsvinkelen til solstrålene på en vilkårlig orientert overflate, med en viss asimutverdi α og helningsvinkel β, bestemmes av formelen:

Hvis vi i denne formelen erstatter verdien av vinkelen β med 0, får vi et uttrykk for å bestemme innfallsvinkelen til solstrålene på en horisontal overflate:

Intensiteten til solstrålingsfluksen for en viss posisjon av det absorberende panelet i rommet beregnes ved hjelp av formelen:

Hvor J s og J d er intensiteten til fluksene av henholdsvis direkte og diffus solstråling som faller inn på en horisontal overflate.

Solfangerposisjonskoeffisienter for direkte og diffus solinnstråling.

For å sikre at maksimal (over den estimerte perioden) mengden solenergi når absorberen, monteres solfangeren i en skrå posisjon med en optimal helningsvinkel til horisonten β, som bestemmes av beregningsmetoden og avhenger av perioden bruk av solsystemet. Med en sørlig orientering av solfangeren for helårs solsystemer β = φ, for sesongbaserte solsystemer β = φ–15°. Deretter vil formelen ta formen, for sesongbaserte solsystemer:

For året rundt:

Solfangere orientert mot sør og montert i en vinkel på 30° til 65° i forhold til horisonten, lar deg oppnå maksimal absorpsjonsverdi. Men selv under visse avvik fra disse forholdene, kan den generere en tilstrekkelig mengde energi. En lavvinklet installasjon er mer effektiv hvis solfangerne eller solcellepanelene ikke kan orienteres mot sør.

For eksempel, hvis solcellepanelene er orientert mot sørvest, med en asimut på 45° og en helningsvinkel på 30°, vil et slikt system kunne absorbere opptil 95 % av den maksimale mengden solstråling. Eller, når orientert øst eller vest, kan opptil 85 % av energien leveres til kollektoren når panelene er installert i en vinkel på 25-35°. Hvis helningsvinkelen til kollektoren er større, vil mengden energi som kommer inn i overflaten til kollektoren være mer jevn, for å støtte oppvarming er dette installasjonsalternativet mer effektivt.

Ofte avhenger orienteringen til solfangeren av, solfangeren er installert på taket av bygningen, så det er veldig viktig på designstadiet å ta hensyn til muligheten for optimal installasjon av solfangerne.