Güneş ışığının geliş açısı nasıl belirlenir? Güneş ışınımının modern akışı ve dağılımı koşulları

Güneşin yüksekliği güneş ışınımının gelişini önemli ölçüde etkiler. Güneş ışınlarının geliş açısı küçük olduğunda ışınların atmosferden geçmesi gerekir. Güneş ışınımı kısmen emilir, ışınların bir kısmı havada asılı duran parçacıklardan yansır ve dağınık ışınım halinde dünya yüzeyine ulaşır.

Kıştan yaza geçerken günün değişmesi gibi güneşin yüksekliği de sürekli değişir. Bu açı en büyük değerine saat 12:00'de (güneş saati) ulaşır. Şu anda güneşin zirvede olduğunu söylemek gelenekseldir. Öğle saatlerinde radyasyon yoğunluğu da maksimum değerine ulaşıyor. Minimum radyasyon yoğunluğu değerlerine sabah ve akşam saatlerinde, güneşin ufka doğru alçakta olduğu saatlerde ve ayrıca kışın ulaşılır. Doğru, kışın yere biraz daha doğrudan güneş ışığı düşüyor. Bunun nedeni, kış havasının mutlak nem oranının daha düşük olması ve dolayısıyla güneş ışınımını daha az absorbe etmesidir.

Güneş sabah 6.00'da doğudan doğar ve doğu cephe duvarını hafifçe aydınlatır (sadece atmosferden yansıyan radyasyon şeklinde). Güneş ışınlarının geliş açısı arttıkça cephe duvarının yüzeyine gelen güneş ışınımının şiddeti de hızla artmaktadır. Yaklaşık saat 8'de güneş ışınımının yoğunluğu zaten yaklaşık 500 W/m²'dir ve öğleden biraz önce binanın güney cephe duvarında yaklaşık 700 W/m²'lik maksimum değere ulaşır.

Dünya bir günde kendi ekseni etrafında döndüğünde, yani güneşin dünya etrafında gözle görülür hareketi ile, güneş ışınlarının geliş açısı sadece dikey yönde değil yatay yönde de değişir. Yatay düzlemdeki bu açıya azimut açısı denir. Tam daire 360° ise güneş ışınlarının geliş açısının kuzey yönünden kaç derece saptığını gösterir. Dikey ve yatay açılar birbiriyle öyle ilişkilidir ki, mevsimler değiştiğinde yılda her zaman iki kez güneşin gökyüzündeki yükseklik açısı, azimut açısının aynı değerleriyle aynı olur. .

İlkbahar ve sonbahar ekinoks günlerinde, kış ve yaz aylarında dünya etrafındaki görünür hareketi sırasında Güneş'in yörüngeleri. Bu yörüngeleri yatay bir düzleme yansıtarak, dünyanın belirli bir noktasından bakıldığında güneşin gökyüzündeki konumunu doğru bir şekilde tanımlamanın mümkün olduğu düzlemsel bir görüntü elde edilir. Güneş yörüngesinin böyle bir haritasına güneş diyagramı veya basitçe güneş haritası denir. Güneşin yörüngesi güneyden (ekvatordan) kuzeye doğru ilerledikçe değiştiğinden, her enlemin kendine özgü güneş haritası vardır.

Güneş ışınımının dünya yüzeyinden yansıması

Kışın, dünya yüzeyinden binaların cephe duvarları gibi dikey yüzeylere önemli miktarda ilave güneş ışınımı yansıtılabilir. Dünyanın yatay yüzeyine düşen toplam güneş enerjisi miktarının, karın saflığına bağlı olarak %50-80'e kadar olan kısmı kar örtüsünden yansır. Dünyanın engebeli yüzeyi, kar örtüsünün altında kalan bitki örtüsü vb. güneş ışınımının çoğunu dağıtır. Bu, yatay bir yüzeye gelen radyasyonun yalnızca yaklaşık yarısının yansıdığı ve cephe duvarının yüzeyine çarptığı anlamına gelir. Yansıma sonucunda güneş ışınımından yararlanma olasılığının yaklaşık %25 oranında arttığı hesaplanabilir. Böyle bir kazanç, özellikle güneşin gökyüzündeki yükseklik açısının hızla arttığı ve buna bağlı olarak daha fazla güneş ışığının dünya yüzeyine düşeceği ve ondan yansıyacağı baharın başlangıcında önemlidir.

Kar doğal bir yalıtkandır; 30 cm kar, 5 cm kalınlığında bir mineral yün tabakasına karşılık gelir.İlkbaharda kar ilk önce güney tarafta erir ve dolayısıyla güneş ışığının seraya girdiği yüzey alanı artar (camdaki don çözülürse).

Meteoroloji Araştırma Enstitüsü'nün eski müdürü Profesör Rossi, Laponya'da bir sera inşa etmek için ilginç bir seçenek geliştirdi. Bu çözüm, hem güneş enerjisi depolama (ısıtma için) hem de seranın rüzgar ve ısı kaybından korunması açısından Laponya'nın iklim koşullarından en iyi şekilde yararlanılmasını sağlar.

Gökyüzünün güney yarısı

Bir seranın güneşlenme süresini belirlemenin iyi bir yöntemi şu şekildedir: Bu seranın içinde durduğunuzu ve saat yönünde doğudan batıya ve ufuktan yukarıya baktığınızı hayal etmeniz gerekir. Böylece sanki gökyüzünün ve seranın ortasındasınız ve önünüzde gökyüzünün güney yarısının manzarası var. Sonbahardan ilkbahara kadar güneş böyle yarım kubbe şeklindeki bir bölge boyunca doğup batıyor. Belirtilen sürenin herhangi bir gününde bu bölgenin yüzeyi boyunca hareket eder ve sabahtan akşama kadar (bulutsuz havalarda) görünür. Finlandiya koşullarında güneş, ekvatora yakın güney ülkelerinde (±23,5° kuzey ve güney enlemi) olduğu gibi hiçbir zaman doğrudan yukarıdan aşağıya doğru parlamaz. Ancak, örneğin bulutlu bir günde güneş ışınımının dağılması nedeniyle ışık seraya her taraftan, hatta doğrudan yukarıdan girer (Şekil 43). Işık çok düşükse fotosentetik reaksiyon oluşmayacağından bitkilerin mümkün olduğu kadar uzun süre güneş ışığına maruz kalması gerekir. Çoğu bitki, tatmin edici büyüme koşullarını sağlamak için minimum 2000 ila 3000 lüks güneş ışığı seviyesine ihtiyaç duyar.

Pirinç. 42. Hiçbir engel olmadığında gökyüzünün güney yarısının seradan görünümü.

Pirinç. 43. Seradan gökyüzünün güney yarısına bakış.

Duvarların ve tavanın bir kısmı bariyer oluşturduğunda bile gökyüzünün güney yarısının %50'si açılıyor.

Kışın ortasında, bu tür aydınlatma değerleri açık havada yalnızca öğle saatlerinde yaklaşık 1 saat boyunca elde edilir ve çoğu zaman kalın bulut tabakası nedeniyle bu bile hariç tutulur. Yeterince uzun bir süre boyunca (yaklaşık sabah 9'dan akşam 3'e kadar) istenen ortalama aydınlatma seviyelerine yalnızca Şubat (Ekim) ayında ulaşılır.

Bitki yetiştirmek için ışık sıcaklıktan daha önemli bir faktördür, bu nedenle seranın uygun şekilde yerleştirilmesi ve şekillendirilmesiyle seranın kendisinin ve özellikle bitkilerin yeterli ışık enerjisi almasını sağlamak gerekir. Güneş ışınlarının 1-2 kat cam veya polietilen kaplamadan geçmesi gerekir, böylece seraya giren güneş ışığının yoğunluğu yaklaşık %30 oranında azalır. Çevrede sıklıkla gölge oluşturan ve dolayısıyla güneş ışığının sağladığı faydalı aydınlatmayı azaltan binalar ve bitkiler de bulunur.

Seraların tamamen şeffaf malzemelerden yapılmasının tavsiye edilmemesinin iki nedeni vardır: Birincisi, güneşli günlerde böyle bir serada çok fazla radyant enerji birikerek sıcaklığın kabul edilemez seviyelere çıkmasına neden olabilir; ikincisi, ışık ileten malzemelerin ısı yalıtım özellikleri zayıftır ve bu da büyük ısı kayıplarına neden olabilir.

Tatmin edici bir nihai sonuç elde etmek için, seranın yönelimi, sera kabuğunun sırlı alanının boyutu, şekli ve ısı depolama kapasitesi gibi bir dizi faktörün optimize edilmesi ve ayrıca gölgelemenin en aza indirilmesi gerekir. Soğuk mevsimde seranın çevreye zarar vermesi.

Bu süreç oldukça karmaşıktır ve bir bilgisayarın yardımını gerektirir. "ATK" bilgisinin otomatik olarak işlenmesine dayanarak ve pratik deneyimi dikkate alarak, ışık ileten kaplamanın alanının buna göre bir "temel kural" (yani en iyi çözüm) formüle edilmesi mümkündür. sera gökyüzünün yarısı açıkta kalacak şekilde olmalıdır.

Sera esas olarak ev alanı olarak kullanılıyorsa, ışık ileten kaplamanın alanı bir miktar azaltılabilir. Bu durumda, uygun bir sıcaklığa ulaşmak, yani ısı kaybını azaltmak önemlidir, çünkü serayı sonbahar ve ilkbahar akşamlarında, güneşin zaten ufkun altında olduğu zamanlarda kullanma eğilimindedirler. Bu durumda iyi aydınlatılmış yerlerde bitki yetiştirmek için küçük alanlar düzenlenebilir.

Dünya yüzeyinin ve atmosferinin termal enerji aldığı en önemli kaynak Güneş'tir. Kozmik uzaya muazzam miktarda radyant enerji gönderir: termal, ışık, ultraviyole. Güneş'in yaydığı elektromanyetik dalgalar 300.000 km/s hızla hareket eder.

Dünya yüzeyinin ısınması güneş ışınlarının geliş açısına bağlıdır. Güneş ışınlarının tamamı Dünya yüzeyine birbirine paralel olarak ulaşır, ancak Dünya küresel olduğu için güneş ışınları, Dünya yüzeyinin farklı bölgelerine farklı açılarla düşer. Güneş zirvedeyken ışınları dikey olarak düşer ve Dünya daha fazla ısınır.

Güneş tarafından gönderilen ışınım enerjisinin tamamına denir. Güneş radyasyonu, genellikle yıllık birim yüzey alanı başına kalori cinsinden ifade edilir.

Güneş radyasyonu, Dünya'nın hava troposferinin sıcaklık rejimini belirler.

Toplam güneş ışınımı miktarının, Dünya'nın aldığı enerji miktarının iki milyar katından fazla olduğu unutulmamalıdır.

Dünya yüzeyine ulaşan radyasyon doğrudan ve dağınıktan oluşur.

Bulutsuz bir gökyüzü altında, doğrudan güneş ışığı şeklinde Dünya'ya Güneş'ten gelen radyasyona denir. dümdüz. En fazla ısı ve ışığı taşır. Gezegenimizin atmosferi olmasaydı, dünya yüzeyi yalnızca doğrudan radyasyon alırdı.

Ancak atmosferden geçen güneş ışınımının yaklaşık dörtte biri gaz molekülleri ve yabancı maddeler tarafından saçılır ve doğrudan yoldan sapar. Bazıları Dünya yüzeyine ulaşarak dağınık güneş radyasyonu. Dağınık radyasyon sayesinde ışık, doğrudan güneş ışığının (doğrudan radyasyon) nüfuz etmediği yerlere nüfuz eder. Bu radyasyon gün ışığını yaratır ve gökyüzüne renk verir.

Toplam güneş radyasyonu

Dünyaya ulaşan güneş ışınlarının tamamı toplam güneş radyasyonu, yani doğrudan ve dağınık radyasyonun toplamı (Şekil 1).

Pirinç. 1. Yılın toplam güneş radyasyonu

Güneş radyasyonunun dünya yüzeyine dağılımı

Güneş radyasyonu yeryüzüne eşit olmayan bir şekilde dağılır. Duruma göre değişir:

1. hava yoğunluğu ve nem hakkında - ne kadar yüksek olursa, dünya yüzeyi o kadar az radyasyon alır;

2. Bölgenin coğrafi enlemine bağlı olarak kutuplardan ekvatora doğru radyasyon miktarı artar. Doğrudan güneş radyasyonunun miktarı, güneş ışınlarının atmosferde kat ettiği yolun uzunluğuna bağlıdır. Güneş zirvedeyken (ışınların geliş açısı 90°) ışınları en kısa yoldan Dünya'ya çarpar ve enerjilerini yoğun bir şekilde küçük bir alana yayar. Dünya'da bu durum 23° Kuzey arasındaki bantta meydana gelir. w. ve 23° G. sh., yani tropikler arasında. Bu kuşaktan güneye veya kuzeye doğru gidildikçe güneş ışınlarının yol uzunluğu artar, yani dünya yüzeyine gelme açısı azalır. Işınlar, kutuplar bölgesindeki teğet çizgisine yaklaşarak, sanki kayıyormuş gibi daha küçük bir açıyla Dünya'ya düşmeye başlar. Sonuç olarak aynı enerji akışı daha geniş bir alana dağıtılır, böylece yansıyan enerji miktarı artar. Böylece güneş ışınlarının dünya yüzeyine 90° açıyla düştüğü ekvator bölgesinde, dünya yüzeyinin aldığı doğrudan güneş ışınımı miktarı daha fazla olup, kutuplara doğru gidildikçe bu miktar keskin bir şekilde artmaktadır. azalır. Ayrıca yılın farklı zamanlarında günün uzunluğu, alanın enlemine bağlıdır ve bu aynı zamanda dünya yüzeyine ulaşan güneş ışınımının miktarını da belirler;

3. Dünyanın yıllık ve günlük hareketinden - orta ve yüksek enlemlerde, güneş radyasyonunun akışı mevsimlere göre büyük ölçüde değişir; bu, Güneş'in öğlen yüksekliğindeki değişiklikler ve günün uzunluğundaki değişikliklerle ilişkilidir;

4. Dünya yüzeyinin doğası hakkında - yüzey ne kadar hafifse, o kadar fazla güneş ışığı yansıtır. Bir yüzeyin radyasyonu yansıtma yeteneğine ne ad verilir? albedo(Latince beyazlıktan). Kar, radyasyonu özellikle güçlü bir şekilde (%90), kumu daha zayıf (%35) ve kara toprağı daha da zayıf (%4) yansıtır.

Dünya yüzeyinin güneş ışınımını absorbe etmesi (emilen radyasyon),ısınır ve ısıyı atmosfere yayar (yansıyan radyasyon). Atmosferin alt katmanları karasal radyasyonu büyük ölçüde engeller. Dünya yüzeyi tarafından emilen radyasyon, toprağı, havayı ve suyu ısıtmak için harcanır.

Toplam radyasyonun dünya yüzeyinin yansımasından ve termal radyasyonundan sonra kalan kısmına denir. radyasyon dengesi. Dünya yüzeyinin radyasyon dengesi gün içinde ve yılın mevsimlerine göre değişmektedir, ancak Grönland ve Antarktika'nın buzlu çölleri hariç, yıl boyunca ortalama olarak her yerde pozitif bir değere sahiptir. Radyasyon dengesi, düşük enlemlerde (20° K ve 20° G arasında) - 42*10 2 J/m 2'nin üzerinde maksimum değerlerine ulaşır, her iki yarım kürede yaklaşık 60° enlemde 8*10 2'ye düşer. - 13*10 2 J/m2.

Güneş ışınları enerjisinin %20'ye varan kısmını havanın tüm kalınlığı boyunca dağılan atmosfere verir ve dolayısıyla sebep oldukları havanın ısınması nispeten azdır. Güneş, Dünya'nın yüzeyini ısıtır ve bu da ısıyı atmosferik havaya aktarır. konveksiyon(lat. konveksiyon- dağıtım), yani dünya yüzeyinde ısıtılan havanın dikey hareketi, bunun yerine daha soğuk havanın inmesi. Atmosfer ısısının çoğunu bu şekilde alır; bu, doğrudan Güneş'ten gelen ısının ortalama üç katıdır.

Karbondioksit ve su buharının varlığı, dünya yüzeyinden yansıyan ısının serbestçe uzaya kaçmasına izin vermez. Onlar yaratır Sera etkisi, Bu sayede gün içinde Dünya üzerindeki sıcaklık farkı 15°C'yi geçmez. Atmosferde karbondioksit olmasaydı, dünya yüzeyi bir gecede 40-50°C kadar soğuyacaktı.

İnsan ekonomik faaliyetinin artan ölçeğinin bir sonucu olarak - termik santrallerde kömür ve petrolün yakılması, endüstriyel işletmelerden kaynaklanan emisyonlar ve otomobil emisyonlarındaki artış - atmosferdeki karbondioksit içeriği artar ve bu da artışa neden olur. sera etkisi yaratıyor ve küresel iklim değişikliğini tehdit ediyor.

Atmosferden geçen güneş ışınları Dünya yüzeyine çarparak onu ısıtır, bu da atmosfere ısı verir. Bu, troposferin karakteristik bir özelliğini açıklar: yükseklikle birlikte hava sıcaklığındaki azalma. Ancak atmosferin yüksek katmanlarının alt katmanlardan daha sıcak olduğu durumlar da vardır. Bu fenomene denir sıcaklık inversiyonu(Latince inversio'dan - ters çevirmek).

“Güneş sisteminin gezegeni olarak Dünya” konulu problemlerin çözümü için not

Aynı paralel üzerinde bulunan çeşitli noktalarda Güneş'in ufuk üzerindeki yüksekliğini belirleme görevlerini tamamlamak için, Greenwich meridyeninin zamanına ilişkin verileri kullanarak öğlen meridyenini belirlemek gerekir. Öğlen meridyeni aşağıdaki formülle belirlenir:

(12 saat - Greenwich meridyeninin zamanı) * 15° - meridyen Doğu Yarımküre'de ise;

(Greenwich meridyen zamanı 12 saattir) * 15° - eğer meridyen Batı Yarımküre'de ise.

Ödevde önerilen meridyenler öğlen meridyenine ne kadar yakınsa, Güneş o kadar yüksekte olacak;

Örnek 1. .

21 Mart'ta Avustralya haritasında harflerle gösterilen noktalardan hangisinde güneşin bulunacağını belirleyinen üstte Güneş saatine göre sabah 5'te Greenwich meridyeninde ufkun üzerinde. Cevabınızın gerekçesini yazınız.

Cevap. A noktasında,

A noktası öğle meridyenine (12 - 5)*15° =120° doğuya diğer noktalardan daha yakındır.

Örnek 2. Güneş'in Kuzey Amerika haritasındaki harfli noktalardan hangisinde bulunacağını belirleyin en düşük Greenwich meridyen saatiyle 18:00'de ufkun üzerinde. Gerekçenizi yazın.

Cevap. A noktasında (18-12)*15º =90 º

2. Aynı paralel üzerinde olmayan çeşitli noktalarda ve kış (22 Aralık) veya yaz (22 Haziran) gündönümünün bir göstergesi olduğunda Güneş'in ufuk üzerindeki yüksekliğini belirleme görevlerini tamamlamak, ihtiyacın var

Dünya'nın saat yönünün tersine hareket ettiğini ve nokta ne kadar doğudaysa Güneş'in ufkun üzerine o kadar erken çıkacağını unutmayın;

Görevde belirtilen noktaların kutup dairelerine ve tropiklere göre konumunu analiz edin. Örneğin, soru 20 Aralık gününü gösteriyorsa, bu, Kuzey Kutup Dairesi'nin kuzeyinde kutup gecesinin gözlemlendiği kış gündönümüne yakın bir gün anlamına gelir. Bu, nokta ne kadar kuzeyde olursa Güneş'in ufkun üzerine o kadar geç yükseleceği, ne kadar güneydeyse o kadar erken yükseleceği anlamına gelir.

20 Aralık'ta Kuzey Amerika haritasında harflerle gösterilen noktalardan hangisinin Güneş'te olacağını belirleyin. Öncelikle Greenwich meridyeni saate göre ufkun üzerinde yükselecek. Gerekçenizi yazın.

Cevap. C noktasında.

A noktası C noktasının doğusunda, C noktası ise kuzeyde yer alır (20 Aralık'ta kuzey kutbuna yaklaştıkça günün uzunluğu kısalır).

Paralellerden hangisinin olduğunu belirleyin: Ekvatorda 20° Kuzey, 10° Kuzey, 10° Güney veya 20° Güney. – Maksimum gün uzunluğu, Dünya'nın şekilde 3 numaralı şekilde gösterilen konumda yörüngede olduğu günde mi gözlenecek? Cevabınızı gerekçelendirin.

Cevap.Maksimum süre 20 G enleminde olacaktır.

3. noktada Dünya, kış gündönümü gününde - 22 Aralık, daha uzun gün ışığı koşullarında - Güney Yarımküre'dedir. A noktası en güneydeki konumu kaplar.

Şekilde harflerle gösterilen paralellerden hangisi 22 Aralık'ta en kısa gündüz saatine sahiptir?

4. Bölgenin coğrafi enlemini belirlemek için güneş ışınlarının geliş açısının alanın enlemine bağımlılığı dikkate alınır. Ekinoks günlerinde(21 Mart ve 23 Eylül), Güneş ışınlarının ekvator üzerine dikey olarak düştüğü zaman, coğrafi enlemi belirlemek için formül kullanılır:

90 º - güneş ışığının geliş açısı = alanın enlemi (kuzey veya güney nesnelerin gölgesine göre belirlenir).

Gündönümü günlerinde (22 Haziran ve 22 Aralık), Güneş ışınlarının dönenceye (23,5 derece) dikey olarak (90 derecelik bir açıyla) düştüğü dikkate alınmalıdır. ° N ve 23,5° G). Bu nedenle, aydınlatılan yarım küredeki bir alanın enlemini belirlemek için (örneğin, Kuzey Yarımküre'de 22 Haziran), formül kullanılır:

90°- (güneş ışığının geliş açısı - 23,5°) = alanın enlemi

Aydınlatılmamış yarım küredeki bir alanın enlemini belirlemek için (örneğin, Kuzey Yarımküre'de 22 Aralık), formül kullanılır:

90° - (güneş ışığının geliş açısı + 23,5°) = alanın enlemi

Örnek 1.

Ekinoks günlerinde öğle güneşinin ufkun üzerinde 40 derece yükseklikte durduğu biliniyorsa, bir noktanın coğrafi koordinatlarını belirleyin.º (nesnenin gölgesi kuzeye düşer) ve yerel saat Greenwich meridyeninden 3 saat ileridedir. Hesaplamalarınızı ve gerekçelerinizi kaydedin

Cevap. 50°K, 60°D

90 º - 40 º = 50 º ( kuzey enlemi , çünkü kuzey yarımkürede nesnelerin gölgesi kuzeye düşer)

(12-9)x15 =60° ( e.d. , çünkü yerel saat Greenwich'in ilerisindedir, bu da noktanın daha doğuda olduğu anlamına gelir)

Örnek 2.

Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan bir noktanın, 21 Mart'ta Greenwich meridyenine göre güneş saati ile 17:00'de, bu noktada öğle vakti olduğu ve Güneş'in ufuktan 50° yükseklikte olduğu biliniyorsa, bu noktanın coğrafi koordinatlarını belirleyiniz. . Gerekçenizi yazın.

Cevap. 40°K, 75°B

90 º -50 º =40 º ( kuzey enlemi - Çünkü ABD kuzey yarımkürededir)

(17sa -12sa)*15 = 75º (H.D., Greenwich meridyeninden batıya doğru 3 zaman diliminde yer aldığı için)

Örnek 3.

22 Haziran'da öğle vakti Güneş'in ufkun üzerinde 35 metre yükseklikte durduğu biliniyorsa, bir yerin coğrafi enlemini belirleyin.º kuzey enlemi Hesaplamalarınızı yazın.

Cevap.78,5 º kuzey enlemi

90° -(35° -23,5°) = 78,5 K enlem.

5. Greenwich meridyeninin saatine ve yerel güneş saatine göre noktanın bulunduğu meridyeni (bölgenin coğrafi boylamı) belirlemek için aralarındaki zaman farkının belirlenmesi gerekir. Örneğin Greenwich meridyeninde öğlen (saat 12) ise ve belirtilen noktadaki yerel güneş saati saat 8 ise fark (12-8) 4 saattir. Bir zaman diliminin uzunluğu 15°'dir. İstenilen meridyeni belirlemek için hesaplama 4 x 15° = 60°'dir. Belirli bir meridyenin bulunduğu yarım küreyi belirlemek için, Dünya'nın batıdan doğuya (saat yönünün tersine) döndüğünü hatırlamanız gerekir. Bu, eğer Greenwich meridyeninin zamanı belirli bir noktadan büyükse, bu noktanın Batı Yarımküre'de olduğu anlamına gelir (önerilen örnekte olduğu gibi). Greenwich meridyen zamanı belirli bir noktadan daha azsa bu nokta Doğu Yarımküre'dedir.

Örnek.

Greenwich meridyen saatine göre öğle vaktinin yerel güneş saatine göre 16 saat olduğu biliniyorsa bu nokta hangi meridyendedir? Gerekçenizi yazın.

Cevap. Nokta 60 meridyen üzerinde yer almaktadır.º e.d.

16 saat. -12 saat. = 4 saat (saat farkı)

4x15° = 60°

Doğu boylamı, çünkü 16.00 noktasında, Greenwich'te saat hala 12.00 iken (yani nokta daha doğudadır)

Maksimum olmak çok önemli kolektör yönelimi ve eğim açısı. Maksimum miktarı absorbe etmek için güneş kollektörünün düzleminin daima güneş ışınlarına dik olması gerekir. Ancak güneş, günün ve yılın zamanına bağlı olarak Dünya yüzeyinde parlar. her zaman farklı bir açıda. Bu nedenle güneş kollektörlerini kurmak için uzaydaki optimum yönelimi bilmek gerekir. Kolektörlerin optimal yönelimini değerlendirmek için, Dünya'nın Güneş etrafında ve kendi ekseni etrafında dönmesinin yanı sıra Güneş'e olan mesafedeki değişiklikler de dikkate alınır. Konumu belirlemek için veya dikkate alınması gerekir temel açısal parametreler:

Kurulum alanının enlemi φ;

Saat açısı ω;

Güneş sapma açısı δ;

Ufka eğim açısı β;

Azimut α;

Kurulum yerinin enlemi(φ) bir yerin ekvatorun ne kadar kuzeyinde veya güneyinde olduğunu gösterir ve ekvator düzleminden kutuplardan birine (kuzey veya güney) ölçüldüğünde 0° ile 90° arasında bir açı yapar.

Saat açısı(ω) yerel güneş zamanını güneşin gökyüzünde kat ettiği derece sayısına dönüştürür. Tanım gereği öğle vakti saat açısı sıfırdır. Dünya bir saatte 15° döner. Sabah güneş açısı negatif, akşam ise pozitiftir.

Güneşin eğim açısı(δ) Dünyanın Güneş etrafındaki dönüşüne bağlıdır, dönüş yörüngesi eliptik bir şekle sahip olduğundan ve dönme ekseninin kendisi de eğimli olduğundan, açı yıl boyunca 23,45°'den -23,45°'ye değişir. İlkbahar ve sonbahar ekinoksunun olduğu günlerde yılda iki kez deklinasyon açısı sıfır olur.

Özel olarak seçilmiş bir gün için güneşin eğimi aşağıdaki formülle belirlenir:

Ufka doğru eğim(β) yatay düzlem ile güneş paneli arasında oluşur. Örneğin eğimli bir çatıya monte edildiğinde kolektörün eğim açısı çatı eğiminin dikliğine göre belirlenir.

Azimut(α), güneş kollektörü tam olarak güneye yönlendirildiğinde, azimut = 0° olduğunda, kolektörün soğurma düzleminin güney yönünden sapmasını karakterize eder.

Belirli bir azimut değeri α ve eğim açısı β olan keyfi olarak yönlendirilmiş bir yüzey üzerinde güneş ışığının geliş açısı aşağıdaki formülle belirlenir:

Bu formülde β açısının değerini 0 ile değiştirirsek, güneş ışığının yatay bir yüzeye geliş açısını belirlemek için bir ifade elde ederiz:

Emici panelin uzaydaki belirli bir konumu için güneş radyasyonu akısının yoğunluğu aşağıdaki formülle hesaplanır:

Burada Js ve Jd sırasıyla yatay bir yüzeye gelen doğrudan ve dağınık güneş ışınımı akılarının yoğunluğudur.

Doğrudan ve dağınık güneş radyasyonu için güneş kolektörü konum katsayıları.

Maksimum (hesaplama periyodu başına) miktarda güneş enerjisinin emiciye ulaşmasını sağlamak için, kolektör, hesaplama yöntemiyle belirlenen ve soğurma periyoduna bağlı olan ufka β optimum eğim açısına sahip olacak şekilde eğimli bir pozisyonda monte edilir. güneş sisteminin kullanımı. Yıl boyu güneş enerjisi sistemleri için kolektörün güney yönelimi ile β = φ, mevsimsel güneş enerjisi sistemleri için β = φ–15°. Daha sonra formül mevsimsel güneş sistemleri formunu alacaktır:

Yıl boyu seyahat edenler için:

Güney yönüne yönlendirilen ve ufka göre 30° ila 65° açıyla monte edilen güneş kollektörleri maksimum emilim değerlerinin elde edilmesini sağlar. Ancak bu koşullardan belirli sapmalar olsa bile yeterli miktarda enerji üretebilir. Güneş kolektörleri veya güneş panelleri güneye yönlendirilemiyorsa hafif bir eğim açısıyla kurulum daha etkilidir.

Örneğin, güneş panelleri 45°'lik bir azimut ve 30°'lik bir eğim açısı ile güneybatıya yönlendirilirse, bu durumda böyle bir sistem maksimum güneş ışınımı miktarının %95'ine kadar absorbe edebilecektir. Veya doğu veya batı yönüne yönlendirildiğinde paneller 25-35° açıyla monte edildiğinde kollektöre giren enerjinin %85'e kadar çıkması sağlanabilir. Kollektörün eğim açısı daha büyükse, kolektörün yüzeyine sağlanan enerji miktarı daha eşit olacaktır; bu kurulum seçeneği ısıtmayı desteklemek için daha etkilidir.

Çoğunlukla güneş kolektörünün yönü, kolektörün binanın çatısına montajına bağlıdır, bu nedenle tasarım aşamasında kolektörlerin optimum kurulum olasılığını dikkate almak çok önemlidir.