Максимальний кут падіння сонячних променів. Сонячна радіація

Життя на нашій планеті залежить від кількості сонячного світла та тепла. Страшно уявити навіть на мить, що було б, якби на небі не було такої зірки, як Сонце. Кожна травинка, кожна листочка, кожна квіточка потребує тепла і світла, як люди в повітрі.

Кут падіння променів сонця дорівнює висоті сонця над горизонтом

Кількість сонячного світла та тепла, що надходить на земну поверхню, прямо пропорційна куту падіння променів. Сонячне проміння може падати на Землю під кутом від 0 до 90 градусів. Кут попадання променів на землю різний, тому що наша планета має форму кулі. Чим він більший, тим світліший і тепліший.

Таким чином, якщо промінь йде під кутом 0 градусів, він лише ковзає вздовж поверхні землі, не нагріваючи її. Такий кут падіння буває на Північному та Південному полюсах, за полярним колом. Під прямим кутом сонячне проміння падає на екватор і на поверхню між Південним і

Якщо кут потрапляння сонячних променів на землю прямий, це говорить про те, що

Таким чином, променів на поверхню землі та висота сонця над горизонтом рівні між собою. Залежать від географічної широти. Чим ближче до нульової широти, тим кут падіння променів ближче до 90 градусів, тим вище сонце над горизонтом, тим тепліше і світліше.

Як сонце змінює свою висоту над горизонтом

Висота сонця над горизонтом перестав бути постійної величиною. Навпаки, вона завжди змінюється. Причина цього у безперервному русі планети Земля навколо зірки Сонце, і навіть обертанні планети Земля навколо своєї осі. В результаті день змінює ніч, а пори року один одного.

Територія між тропіками отримує найбільше тепла і світла, тут день і ніч практично рівні один одному за тривалістю, а сонце знаходиться в зеніті 2 рази на рік.

Поверхня за полярним колом отримує всіх менше тепла та світла, тут існують такі поняття, як і ніч, що тривають близько півроку.

Дні осіннього та весняного рівнодення

Виділено 4 основні астрологічні дати, що визначає висота сонця над горизонтом. 23 вересня та 21 березня - дні осіннього та весняного рівнодення. Це означає, що висота сонця над горизонтом у вересні та березні у ці дні 90 градусів.

Південне і освітлюються сонцем однаково, а довгота ночі дорівнює довготі дня. Коли у Північній півкулі настає астрологічна осінь, то у Південній, навпаки, весна. Те ж саме можна сказати про зиму та літо. Якщо у Південній півкулі зима, то у Північній – літо.

Дні літнього та зимового сонцестояння

22 червня та 22 грудня – дні літнього та 22 грудня спостерігається найкоротший день та найдовша ніч у Північній півкулі, а зимове сонце знаходиться на найнижчій висоті над горизонтом за весь рік.

Вище за широту 66,5 градуса сонце знаходиться під горизонтом і не сходить. Це явище, коли зимове сонце не сходить на обрій, називається полярною вночі. Найкоротша ніч буває на широті 67 градусів і триває лише 2 доби, а найдовша буває на полюсах і триває 6 місяців!

Грудень є з усього року тим місяцем, коли в Північній півкулі найдовші ночі. Люди в Центральній Росії прокидаються на роботу в темряві і повертаються також у темний час доби. Це важкий місяць для багатьох, оскільки нестача сонячного світла позначається на фізичному та моральному стані людей. З цієї причини може навіть розвинутись депресія.

У Москві 2016 р. схід сонця у грудні 1 числа буде о 08.33. При цьому довгота дня становитиме 7 годин 29 хвилин. за обрій буде дуже рано, о 16.03. Ніч становитиме 16 годин 31 хвилину. Таким чином, виходить, що довгота ночі вдвічі більша, ніж довгота дня!

Цього року день зимового сонцестояння – 21 грудня. Найкоротший день триватиме рівно 7 годин. Потім 2 дні протримається така сама ситуація. І вже з 24 грудня день піде на прибуток повільно, але правильно.

У середньому на добу додаватиметься по одній хвилині світлого часу. Наприкінці місяця схід сонця в грудні буде рівно о 9 годині, що на 27 хвилин пізніше, ніж 1 грудня

22 червня – день літнього сонцестояння. Все відбувається з точністю навпаки. За весь рік саме цієї дати найдовший день за тривалістю і найкоротша ніч. Це стосується Північної півкулі.

У Южному все навпаки. Із цим днем пов'язані цікаві природні явища. За Полярним колом настає полярний день, сонце не заходить за обрій на Північному полюсі 6 місяців. У Санкт-Петербурзі в червні розпочинаються загадкові білі ночі. Тривають вони приблизно із середини червня протягом двох-трьох тижнів.

Всі ці 4 астрологічні дати можуть змінюватися на 1-2 дні, оскільки сонячний рік не завжди збігається з календарним роком. Також усунення відбуваються у високосні роки.

Висота сонця над горизонтом та кліматичні умови

Сонце є одним із найважливіших кліматоутворюючих факторів. Залежно від того, як змінювалася висота сонця над горизонтом над конкретною ділянкою земної поверхні, змінюються кліматичні умови та пори року.

Наприклад, на Крайній Півночі промені сонця падають під дуже маленьким кутом і тільки ковзають вздовж поверхні землі, зовсім не нагріваючи її. Під умовою цього фактору клімат тут вкрай суворий, присутня вічна мерзлота, холодні зими з холодними вітрами та снігами.

Чим більша висота сонця над горизонтом, тим тепліший клімат. Наприклад, на екваторі він надзвичайно спекотний, тропічний. Сезонні коливання також у районі екватора практично не відчуваються, у цих районах вічне літо.

Вимірювання висоти сонця над горизонтом

Як кажуть, все геніальне – просто. Так і тут. Прилад вимірювання висоти сонця над горизонтом елементарно простий. Він є горизонтальною поверхнею з жердиною посередині довжиною 1 метр. Сонячного дня опівдні жердина відкидає найкоротшу тінь. За допомогою цієї найкоротшої тіні проводяться розрахунок та вимірювання. Потрібно заміряти кут між кінцем тіні та відрізком, що з'єднує кінець жердини з кінцем тіні. Ця величина кута і буде кутом знаходження сонця над горизонтом. Цей пристрій називається гномоном.

Гномон – це давній астрологічний інструмент. Існують інші прилади для вимірювання висоти сонця над горизонтом, такі як секстант, квадрант, астролябія.

Висота сонця істотно впливає прихід сонячної радіації. Коли кут падіння сонячних променів малий, промені повинні проходити шлях крізь товщу атмосфери. Сонячне випромінювання частково поглинається, частина променів відбивається від частинок, зважених повітря, і сягає земної поверхні як розсіяного випромінювання.

Висота сонця безперервно змінюється в міру переходу від зими до літа, як і при зміні доби. Найбільше значення цей кут досягає 12 год 00 хв (сонячний час). Прийнято говорити, що в цей час сонце знаходиться в зеніті. Опівдні інтенсивність випромінювання також досягає максимального значення. Мінімальні значення інтенсивності випромінювання досягаються вранці та ввечері, коли сонце розташоване низько над горизонтом, а також узимку. Щоправда, взимку на землю падає трохи більше прямого сонячного світла. Це зумовлено тим, що абсолютна вологість зимового повітря нижча і тому менше поглинає сонячне випромінювання.

Сонце сходить о 6 год 00 хв Сході і трохи висвітлює східну фасадну стіну (тільки як випромінювання, відбитого атмосферою). Зі збільшенням кута падіння сонячних променів швидко зростає інтенсивність сонячної радіації, що падає на поверхню фасадної стіни. Приблизно о 8 годині інтенсивність сонячної радіації становить вже близько 500 Вт/м², а максимального значення, що дорівнює приблизно 700 Вт/м², вона досягає на південній фасадній стіні будівлі трохи раніше полудня.

При обертанні земної кулі навколо своєї осі протягом однієї доби, т. е. при видимому русі сонця навколо земної кулі, змінюється кут падіння сонячних променів у вертикальному, а й у горизонтальному напрямі. Цей кут у горизонтальній площині називається азимутальним кутом. Він показує, наскільки градусів кут падіння сонячних променів відхиляється від північного напрямку, якщо повне коло становить 360°. Вертикальний і горизонтальний кути пов'язані між собою так, що при зміні пір року завжди двічі на рік кут висоти розташування сонця на небосхилі виявляється однаковим при одних і тих же значеннях азимутального кута.

Траєкторії Сонця при його видимому русі навколо земної кулі взимку та влітку у дні весняного та осіннього рівнодення. p align="justify"> Проектуючи ці траєкторії на горизонтальну площину, отримують площинне зображення, за допомогою якого забезпечується можливість точно описати положення сонця на небосхилі, якщо дивитися з якоїсь певної точки на земній кулі. Така карта сонячної траєкторії називається сонячною діаграмою чи просто сонячною картою. Оскільки траєкторія сонця змінюється під час переміщення з півдня (від екватора) північ, то кожної широти існує своя характерна сонячна карта.

Відображення сонячного випромінювання від землі

Взимку на вертикальні поверхні, наприклад, фасадні стіни будівель, може відбиватися від земної поверхні значна кількість додаткового сонячного випромінювання. Із загальної кількості сонячної енергії, що падає на горизонтальну поверхню землі, до 50-80% залежно від чистоти снігу відбивається від снігового покриву. Нерівна поверхня землі, що залишилася під сніговим покривом рослинність і т. д., розсіюють більшу частину сонячного випромінювання. Це означає, що лише приблизно половина випромінювання, що падає на горизонтальну поверхню, відбивається та потрапляє на поверхню фасадної стіни. Можна вирахувати, що в результаті відображення зростає ймовірність використання сонячного випромінювання приблизно на 25%. Такий виграш має істотне значення, особливо на початку весни, коли кут висоти розташування сонця на небі швидко збільшується і відповідно на поверхню землі падатиме і відбиватиметься від неї більша кількість сонячних променів.

Сніг є природною теплоізоляцією; 30 см снігу відповідає шару мінеральної вати завтовшки 5 см. Навесні сніг відтає спочатку з південного боку, і тому зростає площа поверхні, через яку сонячне світло проникає в теплицю (якщо розморожується на склі).

Колишній директор Науково-дослідного інституту метеорології професор Россі розробив цікавий варіант будівництва теплиці у Лапландії. У цьому рішенні оптимально використані кліматичні умови Лапландії як щодо накопичення сонячної енергії (на опалення), так і з погляду захисту теплиці від вітру та тепловтрат.

Південна половина небосхилу

Хороший метод визначення періоду інсоляції теплиці полягає в наступному: необхідно уявити, що ви стоїте в цій теплиці і дивіться за годинниковою стрілкою зі сходу на захід і горизонтом вгору. Тим самим ви ніби знаходитесь в центрі небосхилу і теплиці, і попереду відкривається вид на південну половину неба. Починаючи з осені та аж до весни сонце сходить і заходить по такій напівкуполоподібній зоні. У будь-який день зазначеного періоду воно переміщається вздовж поверхні цієї зони і його видно (безхмарно) з ранку до вечора. В умовах Фінляндії сонце ніколи не світить прямо зверху вниз, як це спостерігається у південних країнах неподалік екватора (±23,5° північної та південної широти). Однак внаслідок розсіювання сонячного випромінювання, наприклад, у хмарний день, світло приходить у приміщення теплиці з усіх боків, навіть безпосередньо зверху (рис. 43). Необхідно, щоб рослини щодня протягом якомога тривалішого часу піддавалися сонячному освітленню, оскільки реакція фотосинтезу не відбувається, якщо освітленість буде занадто низькою. Більшості рослин потрібна мінімальна освітленість сонячним світлом від 2000 до 3000 лк для того, щоб забезпечувалися задовільні умови їх зростання.

Рис. 42. Вид на південну половину небозводу з теплиці за відсутності перешкод.

Рис. 43. Вид з теплиці на південну половину небосхилу.

Навіть у тому випадку, коли частина стін та стелі створюють перешкоду, відкривається 50% південної половини небосхилу.

У середині зими такі значення освітленості досягаються на відкритому повітрі лише опівдні приблизно протягом 1 години, а найчастіше через товстий шар хмар навіть це виключається. Тільки у лютому (жовтні) досягаються бажані усереднені рівні освітленості протягом тривалого часу (приблизно з 9 до 15 год).

Для вирощування рослин освітленість є важливішим фактором, ніж температура, тому шляхом відповідного розміщення та надання форми такій теплиці необхідно гарантувати, щоб сама теплиця і особливо рослини отримали достатню кількість світлової енергії. Сонячні промені повинні проникати крізь 1—2 шари скляного або поліетиленового покриття, тому інтенсивність сонячного світла, що потрапляє до приміщення теплиці, зменшується приблизно на 30%. У навколишньому середовищі також нерідко є будинки та рослини, які створюють тінь і тим самим зменшують корисну освітленість, що створюється сонячним світлом.

Існують дві причини, через які теплиці не рекомендується зводити повністю з прозорих матеріалів: по-перше, у сонячні дні в такій теплиці може накопичитися дуже багато променистої енергії, внаслідок чого температура піднімається там до неприпустимого рівня; по-друге, світлопропускаючі матеріали відрізняються поганими теплоізоляційними властивостями, у зв'язку з чим можуть виникнути великі втрати.

Для отримання задовільного кінцевого результату необхідно оптимізувати ряд факторів, наприклад орієнтацію теплиці, розмір заскленої площі оболонки теплиці, її форму та тепло-акумулюючу здатність, а також звести до мінімуму затіненість теплиці довкіллям у холодну пору року.

Цей процес дуже складний і потребує допомоги ЕОМ. На основі проведення автоматичної обробки інформації «atk» та обліку практичного досвіду можна сформулювати «правило великого пальця» (тобто найкраще рішення), згідно з яким площа світлопропускаючого покриття теплиці має бути такою, щоб відкривалася половина небозводу.

Якщо теплиця використовується в основному як побутове приміщення, площа світлопропускного покриття можна дещо зменшити. У цьому випадку важливо досягти сприятливої температури, тобто зменшення тепловтрат, тому що теплицю прагнуть використовувати восени та навесні вечорами, коли сонце вже за горизонтом. У цьому випадку невеликі ділянки для вирощування рослин можна організувати у добре освітлених місцях.

В одній і тій же географічній точці в різний час доби сонячне проміння падає на землю під різними кутами. Обчисливши цей кут і знаючи географічні координати, можна точно обчислити астрономічний час. Можлива і зворотна дія. За допомогою хронометра, що показує точний астрономічний час, можна виконати географічну прив'язку точки.

Вам знадобиться

- гномон;
- Лінійка;
- Горизонтальна поверхня;
- Рідинний рівень для встановлення горизонтальної поверхні;
- Калькулятор;
- таблиці тангенсів та котангенсів.

Інструкція

Знайдіть горизонтальну поверхню. Проконтролюйте її за допомогою рівня. Можна використовувати як бульбашковий, і електронний прилад. Якщо ви користуєтеся рідинним рівнем, бульбашка повинна бути строго в центрі. Для зручності подальшої роботи закріпіть на поверхні аркуш паперу. Найкраще в даному випадку використовувати міліметрівку. Як горизонтальну поверхню можна взяти лист товстої міцної фанери. На ній не повинно бути западин і пагорбів.
Намалюйте на міліметрі крапку або хрест. Встановіть гномон вертикально так, щоб його вісь збігалася з вашою міткою. Гномоном називається встановлений строго вертикально стрижень або жердину. Його вершина має форму гострого конусу.
У точці закінчення тіні гномона поставте другу точку. Позначте її як точку А, а першу - як точку С. Висота гномона повинна бути відома з достатньою точністю. Чим більший гномон, тим точніше вийде результат.
Виміряйте відстань від точки А до точки С будь-яким доступним вам способом. Зверніть увагу на те, щоб одиниці виміру були тими самими, що й висота гномона. Якщо є потреба, переведіть у найзручніші одиниці.
На окремому аркуші паперу виконайте креслення, використовуючи отримані дані. На кресленні повинен вийти прямокутний трикутник, у якого прямий кут С – місце встановлення гномона, катет СА – довжина тіні, а катет СВ – висота гномона.
Обчисліть кут А за допомогою тангенсу або котангенсу за допомогою формули tgА=ВС/АС. Знаючи тангенс, визначте власне кут.
Отриманий кут є кутом між горизонтальною поверхнею та сонячним променем. Кутом падіння називається кут між перпендикуляром, опущеним на поверхню, та променем. Тобто він дорівнює 90 º-А.

Пам'ятка для розв'язання задач на тему «Земля як планета Сонячної системи»

Для виконання завдань на визначення висоти Сонця над горизонтом у різних пунктах, що знаходяться на одній паралдлелі, необхідно визначити південний меридіан, використовуючи дані про час Грінвічського меридіана. Південний меридіан визначається за формулою:

(12год.- час Грінвічського меридіана) * 15º - якщо меридіан у Східній півкулі;

(час Грінвічського меридіана - 12 год.)*15º - якщо меридіан у Західній півкулі.

Чим ближче розташовані запропоновані в завданні меридіани до полуденного меридіана, тим вище в них буде Сонце, що далі - тим нижче.

Приклад1. .

Визначте, в якому з пунктів, позначених літерами на карті Австралії, 21 березня сонце перебуватименайвище над горизонтом о 5 годині ранку за сонячним часом Грінвічського меридіана. Запишіть обґрунтування Вашої відповіді.

Відповідь. У точці А,

Точка А ближче за інші точки до полуденного меридіана (12 - 5)*15º =120º с.д.

Приклад2.Визначте, в якому з позначених літерами на карті Північної Америки пунктів Сонце знаходитиметься найнижче над горизонтом о 18 год. за часом Грінвічського меридіана. Хід ваших міркувань запишіть.

Відповідь. У точці А (18-12) * 15º =90 º

2. Для виконання завдань на визначення висоти Сонця над горизонтом у різних пунктах, що не знаходяться на одній паралелі, і коли є вказівка на день зимового (22 грудня) або літнього (22 червня) сонцестояння, потрібно

пам'ятати, що Земля рухається проти годинникової стрілки і чим на схід знаходиться пункт, тим раніше Сонце встане над горизонтом.;

провести аналіз положення зазначених у завданні пунктів щодо полярних кіл та тропіків. Наприклад, якщо у питанні є вказівка на день - 20 грудня, це означає день, близький до дня зимового сонцестояння, коли на території на північ від полярного кола спостерігається полярна ніч. Значить, що північніше розташований пункт, то пізніше Сонце встане над горизонтом, що південніше, то раніше.

Визначте, в якому з пунктів, позначених літерами на карті Північної Америки, 20 грудня Сонце насампередза часом Грінвічського меридіана підніметься над обрієм. Хід ваших міркувань запишіть.

Відповідь. У точці З.

Точка А знаходиться на схід від точки С, а точка на північ (20 грудня тривалість дня тим коротше, чим ближче до північного полюса).

Визначте, на якій із паралелей: 20° пн.ш., 10° пн.ш., на екваторі, 10° пд.ш., або 20° пд.ш. - спостерігатиметься максимальна тривалість дня в день, коли Земля знаходиться на орбіті в положенні, показаному на малюнку цифрою 3? Свою відповідь обґрунтуйте.

Відповідь.Максимальна тривалість буде на широті 20 пд.ш.

У точці 3 Земля знаходиться в день зимового сонцестояння – 22 грудня, в умовах більшої тривалості дня – Південна півкуля. Точка А займає південне положення.

На якому з паралелей, позначених малюнку літерами, 22 грудня тривалість світлового дня найменша?

4. Для визначення географічної широти місцевості враховується залежність кута падіння сонячних променів від широти місцевості. У дні рівнодення(21 березня і 23 вересня), коли промені Сонця падають прямовисно на екватор, для визначення географічної широти використовується формула:

90 º - Кут падіння сонячних променів = широта місцевості (північна чи південна визначається за тіні об'єктами, що відкидаються).

У дні сонцестоянь (22 червня та 22 грудня) необхідно враховувати, що промені Сонця падають прямовисно (під кутом 90º) на тропік (23,5 º пн.ш. та 23,5º пд.ш.). Тому для визначення широти місцевості у освітленій півкулі (наприклад, 22 червня у Північній півкулі) використовується формула:

90º- (кут падіння сонячних променів - 23,5º) = широта місцевості

Для визначення широти місцевості у неосвітленій півкулі (наприклад, 22 грудня у Північній півкулі) використовується формула:

90º - (кут падіння сонячних променів + 23,5º) = широта місцевості

Приклад1.

Визначте географічні координати пункту, якщо відомо, що в дні рівнодення полуденне Сонце стоїть там над горизонтом на висоті 40º (Тінь від предмета падає на північ), а місцевий час випереджає час Грінвічського меридіана на 3 години. Запишіть свої розрахунки та міркування

Відповідь. 50 º пн.ш., 60 º сх.д.

90 º - 40 º = 50 º ( пн.ш. , т. до. тінь від предметів падає на північ у північній півкулі)

(12-9) х15 =60º ( с.д. , т. до. місцевий час випереджає Грінвічське, значить пункт знаходиться на схід)

Приклад2.

Визначте географічні координати пункту, розташованого в США, якщо відомо, що 21 березня о 17 годині за сонячним часом Грінвічського меридіана в цьому пункті опівдні і Сонце знаходиться на висоті 50° над горизонтом. Хід ваших міркувань запишіть.

Відповідь. 40 º пн.ш., 75 º з.д.

90 º -50 º =40 º ( пн.ш. -т.к. США знаходяться у північній півкулі)

(17ч. -12ч.) * 15 = 75º (з.д., тому що знаходиться від Грінвічського меридіана на захід на 3 часових пояси)

Приклад3.

Визначте географічну широту місця, якщо відомо, що 22 червня сонце південне стоїть там над горизонтом на висоті 35º пн.ш. Запишіть розрахунки.

Відповідь.78,5 º пн.ш.

90 º -(35 º -23,5 º ) = 78,5 пн.ш.

5. Для визначення меридіана (географічної довготи місцевості), на якому розташований пункт, за часом Грінвічського меридіана та місцевого сонячного часу, необхідно визначити різницю в часі між ними. Наприклад, якщо на Грінвічському меридіані опівдні (12 годин), а місцевий сонячний час у зазначеному пункті 8 годин, різниця (12-8) становить 4 години. Протяжність одного часового поясу 15 º. Для визначення шуканого меридіана проводиться обчислення 4 х 15 º = 60 º. Щоб визначити півкулю, в якій знаходиться даний меридіан, треба пам'ятати, що Земля обертається із заходу на схід (проти годинникової стрілки). Значить, якщо час Грінвічського меридіана більший, ніж у заданому пункті, пункт знаходиться в Західній півкулі (як у запропонованому прикладі). Якщо час Грінвічського меридіана менший, ніж у заданому пункті, пункт знаходиться у Східній півкулі.

приклад.

На якому меридіані розташований пункт, якщо відомо, що опівдні за часом Грінвічського меридіана місцевий сонячний час у ньому 16 годин? Хід ваших міркувань запишіть.

Відповідь. Пункт знаходиться на меридіані 60º с.д.

16ч. -12ч. = 4ч. (Різниця в часі)

4х15º = 60º

Східна довгота, тому що в пункті 16.00, коли на Грінвічі ще 12.00 (тобто пункт знаходиться на схід)

Щоб була максимальною, дуже важлива орієнтація та кут нахилу колектора. Щоб поглинати максимальну кількість площини сонячного колектора повинна бути завжди перпендикулярна сонячним променям. Однак сонце світить на Земну поверхню залежно від часу доби та року завжди під різним кутом. Тому для монтажу сонячних колекторів необхідно знати оптимальну орієнтацію у просторі. Для оцінки оптимального орієнтування колекторів враховується обертання Землі навколо Сонця та навколо своєї осі, а також зміна відстані від Сонця. Для визначення положення чи необхідно враховувати основні кутові параметри:

Широта місця встановлення?

Годинний кут ω;

Кут сонячного відмінювання δ;

Кут нахилу до горизонту;

Азімут α;

Широта місця встановлення(φ)показує, наскільки місце знаходиться північніше або південніше від екватора, і становить кут від 0 ° до 90 °, що відраховується від площини екватора до одного з полюсів - північного або південного.

Годинний кут(ω) переводить місцевий сонячний час у число градусів, що сонце проходить по небу. За визначенням годинний кут дорівнює нулю опівдні. Земля повертається на 15 ° за годину. Вранці кут сонця негативний, увечері – позитивний.

Кут відмінювання Сонця(δ) залежить від обертання Землі навколо Сонця, оскільки орбіта обертання має еліптичну форму і сама вісь обертання теж нахилена, то кут змінюється протягом року від значення 23.45 ° до -23.45 °. Кут відмінювання стає рівним нулю двічі на рік у дні весняного та осіннього рівнодення.

Відмінювання сонця для конкретно обраного дня визначається за формулою:

Нахил до горизонту(β) утворюється між горизонтальною площиною та сонячною панеллю. Наприклад, при монтажі на похилому даху кут нахилу колектора визначається крутістю схилу даху.

Азімут(α) характеризує відхилення поглинаючої площини колектора від південного напрямку, при орієнтуванні сонячного колектора точно на південь азимут = 0°.

Кут падіння сонячних променів на довільно орієнтовану поверхню, що має певне значення азимуту і кут нахилу, визначається за формулою:

Якщо у цій формулі замінити значення кута β на 0, тоді вийде вираз визначення кута падіння сонячних променів на горизонтальну поверхню:

Інтенсивність потоку сонячного випромінювання для певного положення панелі, що поглинає, в просторі обчислюється за формулою:

Де J s і J d інтенсивність потоків прямого та розсіяного сонячного випромінювання, що падають на горизонтальну поверхню, відповідно.

Коефіцієнти положення сонячного колектора для прямого та розсіяного сонячного випромінювання.

Для забезпечення попадання на абсорбер максимальної (за розрахунковий період) кількості сонячної енергії колектор монтують у похилому положенні з оптимальним кутом нахилу до горизонту, який визначається розрахунковим методом і залежить від періоду використання геліосистеми. При південному орієнтуванні колектора для цілорічних геліосистем β = φ, для сезонних геліосистем β = φ-15 °. Тоді формула набуде вигляду, для сезонних геліосистем:

Для цілорічних:

Сонячні колектори, орієнтовані у південному напрямку та змонтовані під кутом від 30° до 65° щодо горизонту, дозволяють досягти максимального значення поглинання. Але навіть за певних відхилень від цих умов може виробляти достатню кількість енергії. Установка з невеликим кутом нахилу більш ефективна у випадку, якщо сонячні колектори або сонячні батареї не можна орієнтувати на південь.

Наприклад, якщо сонячні панелі спрямовані на південний захід, з азимутом 45° і кутом нахилу 30°, така система зможе поглинати до 95% від максимальної кількості сонячного випромінювання. Або при орієнтуванні у східному чи західному напрямку можна забезпечити до 85% попадання енергії на колектор при встановленні панелей під кутом 25-35°. Якщо кут нахилу колектора більший, то кількість енергії, що надходить на поверхню колектора, буде більш рівномірною, для підтримки опалення такий варіант установки ефективніший.

Найчастіше орієнтування сонячного колектора залежить від того, установка колектора проводиться на даху будівлі, тому дуже важливо на стадії проектування врахувати можливість оптимального встановлення колекторів.