Некоторые величины, характеризующие солнечное излучение

1. Энергия излучения (волн) часто обозначается буквами W или Q_е и измеряется в джоулях (Дж).

2. Поток излучения Ф_е – величина, равная энергии электромагнитного излучения, проходящего в единицу времени через некоторую поверхность S.

Ф_е представляет собой мощность излучения, излучаемого телом и распространяющегося в пространстве. Единица измерения – ватт (Вт). Определяется как отношение энергии излучения W ко времени t, за которое излучение произошло.

= W / t (2)

3. Энергетическая освещённость (облучённость) E_e – величина, которая характеризует величину потока излучения, падающего на единицу площади освещаемой поверхности. Единица измерения – 1 Вт/м².

Освещённость поверхности зависит от угла падения α. При нормальном падении потока излучения Ф_о на поверхность S она определяется как отношение этих величин.

Е_о = Ф_о / S (3)

При наклонном падении (рис.1) на ту же самую поверхность S освещённость Е этой поверхности меньше и определяется выражением

(4)

где E_o – освещённость при нормальном падении излучения (света),

α - угол падения, то есть угол между направлением распространения излучения и нормалью к поверхности.

Это означает, что при освещении земной поверхности солнечным светом, количество солнечной энергии падающей (поступающей) на неё зависит от угла наклона солнечных лучей. В соответствии с (4) поток солнечного излучения Ф, падающего на поверхность площадью S, определяется выражением

Ф = Ф_о· cos α = Е_о· S · cos α (5)

 

Тогда энергия солнечного света, поступающая на эту поверхность за время t, равна

 

W = Ф_о· t · cos α = Е_о· S · t · cos α (6)

 

 

Рис. 1 Рис.2 – Спектральное распределение энергии

Наклонное падение света солнечного излучения вне земной атмосферы (1)

и на поверхности земли для различных положений

Солнца над горизонтом (2,3,4,5,6). 1 мкм = 1000 нм.

 

4. Солнечная инсоляция. Количество попадающего на освещаемую поверхность потенциально полезного солнечного излучения определяется понятием, именуемым инсоляцией. Обозначим её здесь, как W_s.

Солнечная инсоляция W_s – это суммарная энергия солнечного излучения, попадающего на единицу площади горизонтальной поверхности, определённая за достаточно длительный период времени (сутки, неделя, месяц, год). Единица измерения – 1 кВт·час/м².

Солнечная инсоляция сильно изменяется от одной точки земной поверхности к другой, то есть зависит от географического положения местности. Очевидно, что степи Астрахани, пустыня Сахара получают значительно больше света, чем Петрозаводск или Санкт-Петербург.

При нахождении величины солнечной инсоляции какого-либо района необходимо учитывать также несколько факторов:

- влияние времени года, обуславливающее более низкую освещенность и долготу дня зимой;

- характер местности, освещаемой солнцем (наличие загораживающих солнце деталей рельефа местности, такие как горы, деревья, здания);

- местные погодные условия (облачность, туман, дождь);