มุมตกกระทบแสงแดดสูงสุด รังสีดวงอาทิตย์

ชีวิตบนโลกของเราขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดและความร้อน เป็นเรื่องที่แย่มากที่จะจินตนาการถึงแม้เพียงครู่เดียวว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีดาวบนท้องฟ้าอย่างดวงอาทิตย์ ใบหญ้าทุกใบ ใบไม้ทุกดอก ทุกดอกต้องการความอบอุ่นและแสงสว่าง เฉกเช่นผู้คนในอากาศ

มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์เท่ากับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า

ปริมาณแสงแดดและความร้อนที่เข้าสู่พื้นผิวโลกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมุมตกกระทบของรังสี รังสีของดวงอาทิตย์สามารถตกลงสู่พื้นโลกได้ในมุม 0 ถึง 90 องศา มุมที่รังสีกระทบพื้นโลกแตกต่างกัน เพราะโลกของเรามีรูปร่างเป็นลูกบอล ยิ่งมีขนาดใหญ่ก็ยิ่งเบาและอุ่นขึ้นเท่านั้น

ดังนั้น หากลำแสงทำมุม 0 องศา มันจะเลื่อนไปตามพื้นผิวโลกโดยไม่ให้ความร้อน มุมตกกระทบนี้เกิดขึ้นที่ขั้วโลกเหนือและใต้ เหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิล ที่มุมฉาก รังสีของดวงอาทิตย์ตกบนเส้นศูนย์สูตรและบนพื้นผิวระหว่างทิศใต้กับ

ถ้ามุมของแสงอาทิตย์บนพื้นโลกถูกต้องแสดงว่า

ดังนั้นรังสีบนพื้นผิวโลกและความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าจึงเท่ากัน ขึ้นอยู่กับละติจูดทางภูมิศาสตร์ ยิ่งละติจูดใกล้ศูนย์ ยิ่งมุมตกกระทบของรังสีใกล้ถึง 90 องศา ยิ่งดวงอาทิตย์อยู่สูงเหนือขอบฟ้า ยิ่งอบอุ่นและสว่างขึ้น

ดวงอาทิตย์เปลี่ยนความสูงเหนือขอบฟ้าอย่างไร

ความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าไม่ใช่ค่าคงที่ ตรงกันข้าม มันเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ สาเหตุมาจากการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของดาวเคราะห์โลกรอบดาวฤกษ์ดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับการหมุนของโลกรอบแกนของมันเอง กลางวันจึงตามกลางคืนและฤดูกาลของกันและกัน

อาณาเขตระหว่างเขตร้อนได้รับความร้อนและแสงมากที่สุด ที่นี่กลางวันและกลางคืนมีระยะเวลาเกือบเท่ากัน และดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด 2 ครั้งต่อปี

พื้นผิวที่อยู่เหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลได้รับความร้อนและแสงน้อยลง มีแนวคิดเช่นกลางคืนซึ่งกินเวลาประมาณหกเดือน

ฤดูใบไม้ร่วงและฤดูใบไม้ผลิ Equinoxes

มีการระบุวันที่ทางโหราศาสตร์หลัก 4 วันซึ่งกำหนดโดยความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า 23 กันยายน และ 21 มีนาคม เป็นวันวิษุวัตของฤดูใบไม้ร่วงและฤดูใบไม้ผลิ ซึ่งหมายความว่าความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าในเดือนกันยายนและมีนาคมในปัจจุบันคือ 90 องศา

ทิศใต้และแสงจากดวงอาทิตย์เท่ากัน และลองจิจูดของกลางคืนเท่ากับลองจิจูดของวัน เมื่อฤดูใบไม้ร่วงทางโหราศาสตร์มาในซีกโลกเหนือ จากนั้นในซีกโลกใต้ ในทางกลับกัน ฤดูใบไม้ผลิ สามารถพูดได้เหมือนกันเกี่ยวกับฤดูหนาวและฤดูร้อน หากเป็นฤดูหนาวในซีกโลกใต้ แสดงว่าเป็นฤดูร้อนในซีกโลกเหนือ

ครีษมายันฤดูร้อนและฤดูหนาว

วันที่ 22 มิถุนายนและ 22 ธันวาคมเป็นวันของฤดูร้อน และวันที่ 22 ธันวาคมเป็นวันที่สั้นที่สุดและเป็นคืนที่ยาวที่สุดในซีกโลกเหนือ และดวงอาทิตย์ในฤดูหนาวจะอยู่ที่ระดับความสูงต่ำสุดเหนือขอบฟ้าตลอดทั้งปี

เหนือละติจูด 66.5 องศา ดวงอาทิตย์อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้าและไม่ขึ้น ปรากฏการณ์นี้เมื่อดวงอาทิตย์ฤดูหนาวไม่ขึ้นสู่ขอบฟ้า เรียกว่าคืนขั้วโลก คืนที่สั้นที่สุดเกิดขึ้นที่ละติจูด 67 องศาและใช้เวลาเพียง 2 วันและคืนที่ยาวที่สุดเกิดขึ้นที่ขั้วโลกและใช้เวลา 6 เดือน!

ธันวาคมเป็นเดือนของปีที่มีคืนยาวนานที่สุดในซีกโลกเหนือ ผู้คนในรัสเซียตอนกลางตื่นมาทำงานในความมืดและกลับมาตอนกลางคืนด้วย นี่เป็นเดือนที่ยากลำบากสำหรับหลาย ๆ คน เนื่องจากการขาดแสงแดดส่งผลกระทบต่อสภาพร่างกายและศีลธรรมของผู้คน ด้วยเหตุนี้ภาวะซึมเศร้าจึงสามารถพัฒนาได้

ในมอสโกในปี 2559 พระอาทิตย์ขึ้นในวันที่ 1 ธันวาคมจะเป็นเวลา 08.33 น. ในกรณีนี้ ความยาวของวันจะเท่ากับ 7 ชั่วโมง 29 นาที สุดขอบฟ้าจะเร็วมาก เวลา 16.03 น. กลางคืนจะเป็น 16 ชั่วโมง 31 นาที ดังนั้นปรากฎว่าลองจิจูดของกลางคืนมากกว่าลองจิจูดของวัน 2 เท่า!

ปีนี้ครีษมายันคือวันที่ 21 ธันวาคม วันที่สั้นที่สุดจะใช้เวลา 7 ชั่วโมงพอดี จากนั้นสถานการณ์เดียวกันจะคงอยู่เป็นเวลา 2 วัน และแล้วตั้งแต่วันที่ 24 ธันวาคม วันนั้นก็จะไปทำกำไรได้ช้าแต่ชัวร์

โดยเฉลี่ยแล้วจะเพิ่มเวลากลางวันหนึ่งนาทีต่อวัน สิ้นเดือน พระอาทิตย์ขึ้นในเดือนธันวาคมจะตรงเวลา 9 นาฬิกา ซึ่งช้ากว่าวันที่ 1 ธันวาคม 27 นาที

วันที่ 22 มิถุนายน เป็นครีษมายัน ทุกอย่างเกิดขึ้นตรงกันข้าม ตลอดทั้งปีเป็นวันที่กลางวันยาวนานที่สุดและกลางคืนสั้นที่สุด นี่สำหรับซีกโลกเหนือ

ทางใต้กลับตรงกันข้าม ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าสนใจเกี่ยวข้องกับวันนี้ เหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลคือวันขั้วโลก ดวงอาทิตย์ไม่ได้ตกอยู่ใต้ขอบฟ้าที่ขั้วโลกเหนือเป็นเวลา 6 เดือน ค่ำคืนสีขาวอันลึกลับเริ่มต้นขึ้นในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กในเดือนมิถุนายน มีอายุการใช้งานประมาณกลางเดือนมิถุนายนเป็นเวลาสองถึงสามสัปดาห์

วันที่ทางโหราศาสตร์ทั้ง 4 วันเหล่านี้อาจแตกต่างกันไป 1-2 วัน เนื่องจากปีสุริยะไม่ตรงกับปีปฏิทินเสมอไป การชดเชยยังเกิดขึ้นในปีอธิกสุรทิน

ความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าและสภาพภูมิอากาศ

ดวงอาทิตย์เป็นปัจจัยสร้างสภาพอากาศที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าเหนือพื้นที่เฉพาะของพื้นผิวโลกที่เปลี่ยนแปลงไป สภาพภูมิอากาศและฤดูกาลเปลี่ยนแปลง

ตัวอย่างเช่น ในฟาร์นอร์ธ รังสีของดวงอาทิตย์ตกในมุมที่เล็กมาก และร่อนไปตามพื้นผิวโลกเท่านั้นโดยไม่ทำให้ร้อนเลย ภายใต้เงื่อนไขของปัจจัยนี้ สภาพภูมิอากาศที่นี่รุนแรงมาก มีเพอร์มาฟรอสต์ ฤดูหนาวที่หนาวเย็น ลมหนาวและหิมะตก

ยิ่งดวงอาทิตย์อยู่สูงเหนือขอบฟ้า อากาศก็จะยิ่งร้อนขึ้น ตัวอย่างเช่นที่เส้นศูนย์สูตรอากาศร้อนผิดปกติ ความผันผวนตามฤดูกาลแทบไม่รู้สึกในภูมิภาคเส้นศูนย์สูตรในพื้นที่เหล่านี้มีฤดูร้อนนิรันดร์

การวัดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า

อย่างที่พวกเขาพูด ทุกสิ่งที่แยบยลนั้นเรียบง่าย ดังนั้นที่นี่ อุปกรณ์สำหรับวัดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้านั้นเป็นเรื่องง่าย เป็นแนวราบมีเสาอยู่ตรงกลางยาว 1 เมตร ในเวลาเที่ยงวันแดดจ้า เสาจะทอดเงาที่สั้นที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของเงาที่สั้นที่สุดนี้ การคำนวณและการวัดจะดำเนินการ จำเป็นต้องวัดมุมระหว่างปลายเงากับส่วนที่เชื่อมระหว่างปลายขั้วกับปลายเงา ค่าของมุมนี้จะเป็นมุมของดวงอาทิตย์ที่อยู่เหนือขอบฟ้า อุปกรณ์นี้เรียกว่าโนมอน

gnomon เป็นเครื่องมือทางโหราศาสตร์โบราณ มีอุปกรณ์อื่นๆ สำหรับวัดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า เช่น เซกแทนต์ ควอแดรนต์ แอสโทรลาเบ

ความสูงของดวงอาทิตย์มีผลอย่างมากต่อการมาถึงของรังสีดวงอาทิตย์ เมื่อมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์มีขนาดเล็ก รังสีจะต้องผ่านความหนาของชั้นบรรยากาศ รังสีสุริยะถูกดูดกลืนบางส่วน รังสีบางส่วนสะท้อนจากอนุภาคที่ลอยอยู่ในอากาศและไปถึงพื้นผิวโลกในรูปของรังสีที่กระจัดกระจาย

ความสูงของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเมื่อผ่านจากฤดูหนาวสู่ฤดูร้อน เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงของวัน มุมนี้มีค่าสูงสุด ณ เวลา 12:00 น. (เวลาสุริยะ) เป็นเรื่องปกติที่จะกล่าวว่าในช่วงเวลานี้ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด ในตอนเที่ยง ความเข้มของการแผ่รังสีก็ถึงค่าสูงสุดเช่นกัน ถึงค่าความเข้มต่ำสุดของรังสีในตอนเช้าและตอนเย็น เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ต่ำเหนือขอบฟ้า เช่นเดียวกับในฤดูหนาว จริงอยู่ ในฤดูหนาว แสงแดดส่องลงมายังพื้นโลกอีกเล็กน้อย เนื่องจากความชื้นสัมบูรณ์ของอากาศในฤดูหนาวนั้นต่ำกว่า ดังนั้นจึงดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ได้น้อยลง

ดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 6:00 น. ทางทิศตะวันออกและส่องผนังอาคารด้านทิศตะวันออกเล็กน้อย (เฉพาะในรูปของรังสีที่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศ) เมื่อมุมตกกระทบของแสงแดดเพิ่มขึ้น ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนพื้นผิวของผนังด้านหน้าอาคารจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อเวลาประมาณ 8.00 น. ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 500 W / m² และถึงค่าสูงสุดประมาณ 700 W / m² บนผนังอาคารด้านใต้ของอาคารก่อนเที่ยงเล็กน้อย

เมื่อโลกหมุนรอบแกนของมันในหนึ่งวัน นั่นคือ เมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนตัวไปทั่วโลก มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงไม่เพียงในแนวตั้งเท่านั้น แต่ยังอยู่ในทิศทางแนวนอนด้วย มุมนี้ในระนาบแนวนอนเรียกว่ามุมแอซิมัท มันแสดงให้เห็นว่ามุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์เบี่ยงเบนไปจากทิศเหนือกี่องศาถ้าวงกลมเต็มวงคือ 360 ° มุมแนวตั้งและแนวนอนเชื่อมต่อกันเพื่อที่ว่าเมื่อฤดูกาลเปลี่ยนแปลง ปีละสองครั้งเสมอ มุมของความสูงของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าจะกลายเป็นค่าเดียวกันสำหรับค่าเดียวกันของมุมแอซิมัท

วิถีโคจรของดวงอาทิตย์ในช่วงที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนตัวไปทั่วโลกในฤดูหนาวและฤดูร้อนในวันที่วิษุวัตในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง โดยการฉายภาพวิถีเหล่านี้ลงบนระนาบแนวนอน ได้ภาพระนาบด้วยความช่วยเหลือซึ่งสามารถอธิบายตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าได้อย่างแม่นยำเมื่อมองจากจุดใดจุดหนึ่งบนโลก แผนที่วิถีโคจรของดวงอาทิตย์ดังกล่าวเรียกว่าแผนภาพสุริยะหรือเพียงแค่แผนที่สุริยะ เนื่องจากวิถีโคจรของดวงอาทิตย์เปลี่ยนไปเมื่อเคลื่อนตัวจากทิศใต้ (จากเส้นศูนย์สูตร) ​​ไปทางเหนือ ละติจูดแต่ละแห่งจึงมีแผนที่สุริยะที่เป็นลักษณะเฉพาะของตนเอง

การสะท้อนของรังสีดวงอาทิตย์จากพื้นผิวโลก

ในฤดูหนาว พื้นผิวแนวตั้ง เช่น ผนังด้านหน้าของอาคาร สามารถสะท้อนจากพื้นผิวโลกด้วยรังสีดวงอาทิตย์เพิ่มเติมจำนวนมาก จากจำนวนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวแนวนอนของโลกมากถึง 50-80% ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของหิมะนั้นสะท้อนออกมาจากหิมะที่ปกคลุม พื้นผิวที่ไม่เรียบของโลก พืชพรรณที่หลงเหลืออยู่ใต้หิมะปกคลุม เป็นต้น รังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่กระจายไป ซึ่งหมายความว่ามีเพียงครึ่งเดียวของรังสีที่ตกกระทบบนพื้นผิวแนวนอนที่สะท้อนและไปถึงพื้นผิวของผนังด้านหน้าอาคาร สามารถคำนวณได้ว่าผลจากการสะท้อนกลับ ความน่าจะเป็นของการใช้รังสีดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นประมาณ 25% การเพิ่มขึ้นดังกล่าวมีความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้นฤดูใบไม้ผลิ เมื่อมุมของความสูงของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นแสงแดดจะตกบนพื้นผิวโลกมากขึ้นและสะท้อนออกมาจากมัน

หิมะเป็นฉนวนกันความร้อนตามธรรมชาติ หิมะ 30 ซม. สอดคล้องกับชั้นของขนแร่หนา 5 ซม. ในฤดูใบไม้ผลิ หิมะจะละลายก่อนทางด้านทิศใต้ ดังนั้น พื้นที่ผิวที่แสงแดดส่องเข้าสู่เรือนกระจกจะเพิ่มขึ้น (หากน้ำค้างแข็งบนกระจกละลาย)

ศาสตราจารย์ Rossi อดีตผู้อำนวยการสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์อุตุนิยมวิทยา ได้พัฒนาตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการสร้างเรือนกระจกในแลปแลนด์ ในการแก้ปัญหานี้ สภาพภูมิอากาศของแลปแลนด์ถูกใช้อย่างเหมาะสมที่สุดทั้งในแง่ของการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ (เพื่อให้ความร้อน) และในแง่ของการปกป้องเรือนกระจกจากลมและการสูญเสียความร้อน

ใต้ฟ้า

วิธีที่ดีในการกำหนดระยะเวลาการเป็นไข้แดดของเรือนกระจกมีดังนี้: ลองนึกภาพว่าคุณกำลังยืนอยู่ในเรือนกระจกนี้และมองตามเข็มนาฬิกาจากตะวันออกไปตะวันตกและจากขอบฟ้าขึ้นไป ดังนั้น คุณจึงดูเหมือนอยู่กลางท้องฟ้าและเรือนกระจก และด้านหน้าของคุณก็เปิดมุมมองทางใต้ของท้องฟ้า ตั้งแต่ฤดูใบไม้ร่วงถึงฤดูใบไม้ผลิ ดวงอาทิตย์ขึ้นและตกในเขตกึ่งโดมนี้ ในวันใดก็ได้ในช่วงเวลาที่กำหนด จะเคลื่อนไปตามพื้นผิวของโซนนี้และมองเห็นได้ (ในสภาพอากาศที่ไม่มีเมฆ) ตั้งแต่เช้าถึงเย็น ในสภาพของประเทศฟินแลนด์ ดวงอาทิตย์ไม่เคยส่องแสงโดยตรงจากบนลงล่าง เนื่องจากพบได้ในประเทศทางใต้ใกล้เส้นศูนย์สูตร (ละติจูด±23.5 ° เหนือและใต้) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์ เช่น ในวันที่มีเมฆมาก แสงจะเข้าสู่เรือนกระจกจากทุกทิศทุกทาง แม้กระทั่งจากด้านบนโดยตรง (รูปที่ 43) จำเป็นอย่างยิ่งที่พืชจะต้องสัมผัสกับแสงแดดให้นานที่สุดทุกวัน เนื่องจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่เกิดขึ้นหากแสงน้อยเกินไป พืชส่วนใหญ่ต้องการแสงแดดขั้นต่ำระหว่าง 2,000 ถึง 3,000 ลักซ์เพื่อให้สภาพการเจริญเติบโตที่น่าพอใจ

ข้าว. 42. มองครึ่งท้องฟ้าด้านใต้จากเรือนกระจกโดยปราศจากสิ่งกีดขวาง

ข้าว. 43. มุมมองจากเรือนกระจกไปทางใต้ของท้องฟ้า

แม้ในกรณีที่บางส่วนของผนังและเพดานสร้างสิ่งกีดขวาง 50% ของครึ่งทางใต้ของท้องฟ้าก็เปิดออก

ในช่วงกลางฤดูหนาว ค่าความส่องสว่างดังกล่าวจะไปถึงในที่โล่งในเวลาเที่ยงวันเท่านั้นเป็นเวลาประมาณ 1 ชั่วโมง และบ่อยครั้งที่ค่าความส่องสว่างดังกล่าวไม่ปรากฏให้เห็นเนื่องจากมีชั้นเมฆหนาทึบ เฉพาะในเดือนกุมภาพันธ์ (ตุลาคม) เท่านั้นที่เป็นระดับการส่องสว่างโดยเฉลี่ยที่ต้องการเป็นเวลานานพอสมควร (ประมาณ 09:00 ถึง 15:00 น.)

สำหรับพืชที่กำลังเติบโต แสงมีความสำคัญมากกว่าอุณหภูมิ ดังนั้นด้วยการจัดวางและการสร้างเรือนกระจกที่เหมาะสม จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเรือนกระจกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชได้รับพลังงานแสงเพียงพอ รังสีของดวงอาทิตย์จะต้องทะลุผ่านกระจกหรือสารเคลือบโพลีเอทิลีน 1-2 ชั้น ดังนั้นความเข้มของแสงแดดที่เข้าสู่เรือนกระจกจึงลดลงประมาณ 30% สิ่งแวดล้อมมักประกอบด้วยอาคารและพืชที่สร้างร่มเงาและลดแสงที่มีประโยชน์จากแสงแดด

มีเหตุผลสองประการที่ทำให้เรือนกระจกไม่แนะนำให้สร้างอย่างสมบูรณ์จากวัสดุโปร่งใส: ประการแรกในวันที่มีแดดจัด พลังงานที่เปล่งออกมามากเกินไปสามารถสะสมในเรือนกระจกดังกล่าวได้ อันเป็นผลมาจากการที่อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับที่ยอมรับไม่ได้ ประการที่สอง วัสดุส่งแสงมีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนต่ำ ดังนั้นจึงอาจเกิดการสูญเสียความร้อนจำนวนมาก

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ จำเป็นต้องปรับปัจจัยหลายประการ เช่น การวางแนวของเรือนกระจก ขนาดของพื้นที่กระจกของเปลือกเรือนกระจก รูปร่าง และความจุของความร้อน ตลอดจน เพื่อลดการแรเงาของเรือนกระจกโดยสิ่งแวดล้อมในช่วงฤดูหนาว

กระบวนการนี้ซับซ้อนมากและต้องการความช่วยเหลือจากคอมพิวเตอร์ จากการประมวลผลข้อมูลอัตโนมัติ "atk" และคำนึงถึงประสบการณ์เชิงปฏิบัติ เป็นไปได้ที่จะกำหนด "กฎง่ายๆ" (เช่น ทางออกที่ดีที่สุด) ตามพื้นที่ของแสงที่ส่องผ่าน การเคลือบเรือนกระจกควรเป็นแบบที่ครึ่งหนึ่งของท้องฟ้าเปิดออก

หากเรือนกระจกใช้เป็นสถานที่ในประเทศเป็นหลัก พื้นที่ของสารเคลือบที่ส่งผ่านแสงจะลดลงบ้าง ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องได้อุณหภูมิที่เหมาะสม กล่าวคือ ลดการสูญเสียความร้อน เนื่องจากพวกมันมักจะใช้เรือนกระจกในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูใบไม้ผลิในตอนเย็น เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้าแล้ว ในกรณีนี้สามารถจัดพื้นที่ขนาดเล็กสำหรับปลูกพืชในพื้นที่ที่มีแสงสว่างเพียงพอ

ในจุดทางภูมิศาสตร์เดียวกันในช่วงเวลาต่างๆ ของวัน รังสีของดวงอาทิตย์จะตกลงสู่พื้นโลกในมุมที่ต่างกัน การคำนวณมุมนี้และการรู้พิกัดทางภูมิศาสตร์ทำให้สามารถคำนวณเวลาทางดาราศาสตร์ได้อย่างแม่นยำ ผลตรงกันข้ามก็เป็นไปได้เช่นกัน ด้วยความช่วยเหลือของโครโนมิเตอร์ที่แสดงเวลาทางดาราศาสตร์ที่แน่นอน คุณสามารถอ้างอิงจุดทางภูมิศาสตร์ได้

คุณจะต้องการ

• - โนมอน;
• - ไม้บรรทัด;
• - พื้นผิวแนวนอน
• - ระดับของเหลวเพื่อสร้างพื้นผิวแนวนอน
• - เครื่องคิดเลข;
• - ตารางแทนเจนต์และโคแทนเจนต์

คำแนะนำ

• หาพื้นผิวแนวนอนอย่างเคร่งครัด ตรวจสอบด้วยระดับ ใช้ได้ทั้งฟองสบู่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากคุณกำลังใช้ระดับของเหลว ฟองควรอยู่ตรงกลางพอดี เพื่อความสะดวกในการทำงานต่อไป ให้ติดแผ่นกระดาษบนพื้นผิว ในกรณีนี้ควรใช้กระดาษกราฟ คุณสามารถใช้แผ่นไม้อัดหนาและทนทานสำหรับพื้นผิวแนวนอนได้ ไม่ควรมีอาการซึมเศร้าและกระแทก
• วาดจุดหรือกากบาทบนกระดาษกราฟ ติดตั้ง gnomon ในแนวตั้งเพื่อให้แกนตรงกับเครื่องหมายของคุณ gnomon คือแท่งหรือเสาที่ติดตั้งในแนวตั้งอย่างเคร่งครัด ด้านบนมีรูปทรงกรวยแหลม
• วางจุดที่สองที่จุดสิ้นสุดของเงาของโนมอน กำหนดให้เป็นจุด A และจุดแรก - เป็นจุด C คุณควรรู้ความสูงของโนมอนด้วยความแม่นยำเพียงพอ ยิ่งโนมอนมีขนาดใหญ่เท่าใด ผลลัพธ์ก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
• วัดระยะทางจากจุด A ถึงจุด C ในแบบที่คุณทำได้ โปรดทราบว่าหน่วยวัดจะเท่ากับความสูงของโนมอน หากจำเป็น ให้แปลงเป็นหน่วยที่สะดวกที่สุด
• บนกระดาษแผ่นแยกต่างหาก ให้วาดภาพโดยใช้ข้อมูลที่ได้รับ ในภาพวาด คุณควรได้สามเหลี่ยมมุมฉาก โดยที่มุมฉาก C คือตำแหน่งของโนมอน ขา CA คือความยาวของเงา และขา CB คือความสูงของโนมอน
• คำนวณมุม A โดยใช้แทนเจนต์หรือโคแทนเจนต์โดยใช้สูตร tgA=BC/AC รู้แทนเจนต์ กำหนดมุมที่แท้จริง
• มุมที่ได้คือมุมระหว่างพื้นผิวแนวนอนกับแสงแดด มุมตกกระทบคือมุมระหว่างแนวตั้งฉากที่ตกลงสู่พื้นผิวกับลำแสง นั่นคือ มันเท่ากับ90º-A

บันทึกสำหรับการแก้ปัญหาในหัวข้อ "โลกในฐานะดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ"

ในการทำงานเพื่อกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ณ จุดต่างๆ ที่อยู่บนเส้นขนานเดียวกัน จำเป็นต้องกำหนดเส้นเมอริเดียนตอนเที่ยงโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิช เส้นเมอริเดียนตอนเที่ยงถูกกำหนดโดยสูตร:

(12 ชั่วโมง - เวลาเมริเดียนกรีนิช) * 15º - หากเส้นเมอริเดียนอยู่ในซีกโลกตะวันออก

(เวลาเมริเดียนกรีนิช - 12.00 น.) * 15º - หากเส้นเมอริเดียนอยู่ในซีกโลกตะวันตก

ยิ่งเส้นเมอริเดียนที่เสนอในงานใกล้ถึงเที่ยงวันยิ่งดวงอาทิตย์จะอยู่ในนั้นสูง ก็ยิ่งไกลออกไป - ยิ่งต่ำลง

ตัวอย่างที่ 1 .

กำหนดจุดที่ระบุโดยตัวอักษรบนแผนที่ของออสเตรเลียในวันที่ 21 มีนาคมดวงอาทิตย์จะเป็นบนสุด เหนือขอบฟ้าเวลา 5.00 น. GMT ตามเวลาสุริยะ เขียนเหตุผลสำหรับคำตอบของคุณ

ตอบ. ณ จุด A

จุด A นั้นอยู่ใกล้กว่าจุดอื่นๆ ของเที่ยงวัน (12 - 5) * 15º \u003d 120º ตะวันออก

ตัวอย่าง2.กำหนดจุดที่ระบุด้วยตัวอักษรบนแผนที่อเมริกาเหนือดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ ด้านล่างทุกอย่าง เหนือขอบฟ้า เวลา 18.00 น. GMT เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ณ จุด ก (18-12)*15º =90 º

2. ภารกิจกำหนดความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ณ จุดต่าง ๆ ที่ไม่ขนานกันและเมื่อมีข้อบ่งชี้ของวันฤดูหนาว (22 ธันวาคม) หรือฤดูร้อน (22 มิถุนายน) อายัน คุณต้องการ

จำไว้ว่าโลกเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกาและยิ่งจุดนั้นอยู่ทางตะวันออกมากเท่าไร ดวงอาทิตย์ก็จะยิ่งขึ้นเหนือขอบฟ้าเร็วขึ้นเท่านั้น;

เพื่อวิเคราะห์ตำแหน่งของจุดที่ระบุในงานที่สัมพันธ์กับวงกลมขั้วโลกและเขตร้อน ตัวอย่างเช่น หากคำถามมีข้อบ่งชี้ของวัน - 20 ธันวาคม นี่หมายถึงหนึ่งวันใกล้กับวันเหมายัน เมื่อสังเกตกลางคืนขั้วโลกในดินแดนทางเหนือของอาร์กติกเซอร์เคิล ซึ่งหมายความว่ายิ่งจุดนั้นอยู่ทางเหนือมากเท่าใด ดวงอาทิตย์ก็จะลอยขึ้นเหนือขอบฟ้าในเวลาต่อมา ทางใต้ก็จะยิ่งเร็วขึ้น

ตรวจสอบว่าจุดใดที่ระบุโดยตัวอักษรบนแผนที่อเมริกาเหนือในวันที่ 20 ธันวาคม Sun ก่อนอื่นเลยบนเส้นเมริเดียนกรีนิชจะขึ้นเหนือขอบฟ้า เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ณ จุด C.

จุด A ตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกของจุด C และจุด C อยู่ทางทิศเหนือ (20 ธันวาคม ยิ่งวันสั้น ยิ่งใกล้ขั้วโลกเหนือมากขึ้น)

1. ในการทำงานเพื่อกำหนดความยาวของวัน (กลางคืน) ให้เสร็จสมบูรณ์โดยสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของแกนโลกกับระนาบของวงโคจร คุณต้องจำไว้ว่าการวัดระดับของมุมเอียงของโลก แกนกับระนาบของวงโคจรของโลกกำหนดเส้นขนานที่อาร์กติกเซอร์เคิลจะตั้งอยู่ จากนั้นทำการวิเคราะห์สถานการณ์ที่เสนอในงาน ตัวอย่างเช่น หากอาณาเขตอยู่ในสภาพของวันที่ยาวนาน (ในเดือนมิถุนายนในซีกโลกเหนือ) ยิ่งอาณาเขตนั้นอยู่ใกล้ Arctic Circle ยิ่งนานวันยิ่งสั้นลง

พิจารณาว่าเส้นขนานใด: 20° N, 10° N ที่เส้นศูนย์สูตร 10° S หรือ 20° S - จะมีระยะเวลาสูงสุดของวันในวันที่โลกอยู่ในวงโคจรในตำแหน่งที่แสดงในรูปที่ 3 หรือไม่? พิสูจน์คำตอบของคุณ

ตอบ.ระยะเวลาสูงสุดจะอยู่ที่ละติจูด 20 S

ณ จุดที่ 3 โลกอยู่ในวันเหมายัน - 22 ธันวาคม ในสภาวะที่มีแสงแดดส่องถึง - ซีกโลกใต้ จุด A ตรงบริเวณตำแหน่งใต้สุด

ความคล้ายคลึงกันใดที่ระบุในรูปด้วยตัวอักษรในวันที่ 22 ธันวาคมเวลากลางวันสั้นที่สุด?

4. ในการกำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ ให้คำนึงถึงการพึ่งพามุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนละติจูดของพื้นที่ด้วย ในวันวิษุวัต(21 มีนาคมและ 23 กันยายน) เมื่อรังสีของดวงอาทิตย์ตกในแนวตั้งบนเส้นศูนย์สูตรจะใช้สูตรเพื่อกำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์:

90 º - มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ = ละติจูดของพื้นที่ (เหนือหรือใต้ถูกกำหนดโดยเงาที่หล่อด้วยวัตถุ)

ในวันครีษมายัน (22 มิถุนายน และ 22 ธันวาคม) จะต้องคำนึงว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกในแนวตั้ง (ที่มุม90º) บนเขตร้อน (23.5) º น และ 23.5º S) ดังนั้น ในการกำหนดละติจูดของพื้นที่ในซีกโลกที่ส่องสว่าง (เช่น 22 มิถุนายนในซีกโลกเหนือ) จึงใช้สูตรดังนี้

90º- (มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ - 23.5º) = ละติจูดของพื้นที่

ในการกำหนดละติจูดของพื้นที่ในซีกโลกที่ไม่มีแสงสว่าง (เช่น วันที่ 22 ธันวาคมในซีกโลกเหนือ) จะใช้สูตรดังนี้

90º - (มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ + 23.5º) = ละติจูดของพื้นที่

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของจุดถ้าทราบว่าในวันวิษุวัตเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าที่ความสูง 40º (เงาของวัตถุตกไปทางทิศเหนือ) และเวลาท้องถิ่นอยู่ก่อนเวลาเที่ยงของกรีนิช 3 ชั่วโมง เขียนการคำนวณและการใช้เหตุผลของคุณ

ตอบ. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( NL เพราะเงาของวัตถุตกลงไปทางเหนือในซีกโลกเหนือ)

(12-9)x15 =60º ( o.d. เนื่องจากเวลาท้องถิ่นอยู่ก่อนเวลามาตรฐานกรีนิช ดังนั้นจุดจึงตั้งอยู่ทางทิศตะวันออก)

ตัวอย่าง2.

กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของจุดที่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา หากทราบว่าในวันที่ 21 มีนาคม เวลา 17 นาฬิกา ตามเวลาสุริยะของเส้นเมอริเดียนกรีนิช ณ จุดนี้เป็นเวลาเที่ยงวันและดวงอาทิตย์อยู่ที่ระดับความสูง 50 ° เหนือขอบฟ้า เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. 40ºN, 75ºW

90 º -50 º =40 º ( NL -เพราะ สหรัฐอเมริกาอยู่ในซีกโลกเหนือ

(17 ชม. -12 ชม.)*15 = 75º (ชม.d., เพราะตั้งอยู่จากเส้นเมอริเดียนกรีนิชไปทางทิศตะวันตก 3 โซนเวลา)

ตัวอย่างที่ 3

กำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์ของสถ​​านที่หากทราบว่าวันที่ 22 มิถุนายนเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าที่ระดับความสูง 35º NL บันทึกการคำนวณของคุณ

ตอบ.78,5 º NL

90 º -(35 º -23.5 º ) = 78.5 s.l.

5. ในการกำหนดเส้นเมอริเดียน (ลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่) ซึ่งจุดนั้นตั้งอยู่ตามเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชและเวลาสุริยะท้องถิ่น จำเป็นต้องกำหนดความแตกต่างของเวลาระหว่างกัน ตัวอย่างเช่น หากเป็นเที่ยงวัน (12 นาฬิกา) บนเส้นเมอริเดียนกรีนิช และเวลาสุริยะท้องถิ่นที่จุดที่ระบุคือ 8 นาฬิกา ความแตกต่าง (12-8) คือ 4 ชั่วโมง ความยาวของโซนเวลาเดียวคือ15º ในการกำหนดเส้นเมริเดียนที่ต้องการ การคำนวณคือ 4 x 15º = 60º ในการกำหนดซีกโลกที่มีเส้นเมอริเดียนที่กำหนด คุณต้องจำไว้ว่าโลกหมุนจากตะวันตกไปตะวันออก (ทวนเข็มนาฬิกา) ดังนั้น หากเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชมากกว่าจุดที่กำหนด จุดนั้นจะอยู่ในซีกโลกตะวันตก (ดังในตัวอย่างที่เสนอ) หากเวลาของเส้นเมอริเดียนกรีนิชน้อยกว่าจุดที่กำหนด แสดงว่าจุดนั้นอยู่ในซีกโลกตะวันออก

ตัวอย่าง.

จุดตั้งอยู่บนเส้นเมอริเดียนใด ถ้าทราบว่าตอนเที่ยงตามเวลาเมริเดียนของกรีนิช เวลาสุริยะท้องถิ่นคือ 16 ชั่วโมงในนั้น เขียนเหตุผลของคุณ

ตอบ. ประเด็นอยู่ที่เส้นเมริเดียน 60º o.d.

16 ชม. -12ชม. = 4 ชั่วโมง (ความแตกต่างของเวลา)

4x15 º = 60 º

ลองจิจูดตะวันออก เพราะ ณ จุด 16.00 น. เมื่อยังเป็น 12.00 น. ที่กรีนิช (จุดตั้งอยู่ทางทิศตะวันออก)

สูงสุดเป็นสิ่งสำคัญมาก การวางแนวสะสมและมุม. เพื่อดูดซับปริมาณสูงสุด ระนาบของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ต้องตั้งฉากกับรังสีของดวงอาทิตย์เสมอ อย่างไรก็ตาม ดวงอาทิตย์ส่องแสงบนพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันและปี ต่างมุมเสมอ. ดังนั้นสำหรับการติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ จำเป็นต้องทราบทิศทางที่เหมาะสมในอวกาศ ในการประเมินการวางแนวที่ดีที่สุดของนักสะสม ให้คำนึงถึงการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์และรอบแกนของมัน ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงระยะห่างจากดวงอาทิตย์ด้วย เพื่อกำหนดตำแหน่งหรือจำเป็นต้องคำนึงถึง พารามิเตอร์เชิงมุมพื้นฐาน:

ละติจูดของไซต์การติดตั้ง φ;

มุมรายชั่วโมง ω;

มุมเอียงของดวงอาทิตย์ δ;

มุมเอียงไปยังขอบฟ้า β;

Azimuth α;

ละติจูดของไซต์การติดตั้ง(φ) แสดงว่าสถานที่นั้นอยู่ทางเหนือหรือใต้ของเส้นศูนย์สูตรเท่าใด และทำมุมจาก 0 ° ถึง 90 ° นับจากระนาบของเส้นศูนย์สูตรถึงหนึ่งขั้ว - เหนือหรือใต้

มุมชั่วโมง(ω) แปลงเวลาสุริยะในท้องถิ่นเป็นจำนวนองศาที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้า ตามคำจำกัดความ มุมชั่วโมงจะเป็นศูนย์ตอนเที่ยง โลกหมุน 15° ในหนึ่งชั่วโมง ในตอนเช้ามุมของดวงอาทิตย์เป็นลบ ในตอนเย็นเป็นมุมบวก

มุมเอียงของดวงอาทิตย์(δ) ขึ้นอยู่กับการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์ เนื่องจากวงโคจรของการหมุนมีรูปร่างเป็นวงรีและแกนของการหมุนเองก็เอียงเช่นกัน มุมจะเปลี่ยนระหว่างปีจาก 23.45° เป็น -23.45° มุมเอียงจะเท่ากับศูนย์ปีละสองครั้งในวันที่ Equinoxes ฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง

การลดลงของดวงอาทิตย์ในวันหนึ่งๆ ถูกกำหนดโดยสูตร:

เอียงไปสุดขอบฟ้า(β) เกิดขึ้นระหว่างระนาบแนวนอนกับแผงโซลาร์เซลล์ ตัวอย่างเช่น เมื่อติดตั้งบนหลังคาลาดเอียง มุมเอียงของตัวสะสมจะถูกกำหนดโดยความชันของความลาดชันของหลังคา

Azimuth(α) กำหนดลักษณะการเบี่ยงเบนของระนาบการดูดกลืนของตัวสะสมจากทิศทางใต้ เมื่อตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์มุ่งไปทางทิศใต้อย่างแน่นอน มุมแอซิมัท = 0°

มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวที่ปรับทิศทางโดยพลการ โดยมีค่าแอซิมัทที่แน่นอน α และมุมเอียง β ถูกกำหนดโดยสูตร:

หากในสูตรนี้ เราแทนที่ค่าของมุม β ด้วย 0 เราจะได้นิพจน์สำหรับกำหนดมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวแนวนอน:

ความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีแสงอาทิตย์สำหรับตำแหน่งหนึ่งของแผงดูดซับในอวกาศคำนวณโดยสูตร:

โดยที่ J s และ J d คือความเข้มของฟลักซ์ของการตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจายบนพื้นผิวแนวนอนตามลำดับ

ค่าสัมประสิทธิ์ตำแหน่งของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจาย

เพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด (ตลอดระยะเวลาโดยประมาณ) มาถึงตัวดูดซับ ตัวสะสมจะถูกติดตั้งในตำแหน่งเอียงโดยมีมุมเอียงที่เหมาะสมกับขอบฟ้า β ซึ่งกำหนดโดยวิธีการคำนวณและขึ้นอยู่กับระยะเวลา ของการใช้ระบบสุริยะ ด้วยการวางแนวใต้ของตัวสะสมสำหรับระบบสุริยะตลอดทั้งปี β = φ สำหรับระบบสุริยะตามฤดูกาล β = φ–15° จากนั้นสูตรจะอยู่ในรูปแบบสำหรับระบบสุริยะตามฤดูกาล:

ตลอดทั้งปี:

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่หันไปทางทิศใต้และติดตั้งที่มุม 30 °ถึง 65 °เมื่อเทียบกับขอบฟ้า ช่วยให้คุณได้รับค่าการดูดกลืนแสงสูงสุด แต่ถึงแม้ภายใต้ความเบี่ยงเบนบางอย่างจากเงื่อนไขเหล่านี้ ก็สามารถสร้างพลังงานได้ในปริมาณที่เพียงพอ การติดตั้งมุมต่ำจะมีประสิทธิภาพมากกว่าหากไม่สามารถวางแผงโซลาร์เซลล์หรือแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศใต้ได้

ตัวอย่างเช่น หากแผงโซลาร์เซลล์หันไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ โดยมีมุมแอซิมัท 45° และมุมเอียง 30° ระบบดังกล่าวจะสามารถดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ได้สูงสุด 95% หรือเมื่อหันไปทางทิศตะวันออกหรือทิศตะวันตก สามารถส่งพลังงานได้ถึง 85% ให้กับตัวสะสมเมื่อติดตั้งแผงที่มุม 25-35 ° หากมุมเอียงของตัวสะสมมีขนาดใหญ่ขึ้น ปริมาณพลังงานที่เข้าสู่พื้นผิวของตัวสะสมจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น เพื่อรองรับการทำความร้อน ตัวเลือกการติดตั้งนี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่า

บ่อยครั้งที่การวางแนวของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับตัวสะสมที่ติดตั้งบนหลังคาของอาคารดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากในขั้นตอนการออกแบบที่จะต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการติดตั้งตัวสะสมที่เหมาะสมที่สุด