Күн сәулесінің таралуы мен оның сипаттамасы. Күн радиациясының энергетикалық потенциалы

Жер күннен тек қана жарты миллиондық жылуды ғана алады, осы жылудың 34% атмосфера қабатынан және бұлттардан кері шағылады.

Соған қарамастан жердің үстіңгі қабатына, күннен жылына 66.8×10¹⁶ кВт/сағ. энергия келіп түседі. Жерге күннен тараған энергияның аз ғана мөлшері түседі, оның 95% -ы қысқа толқынды сәуле, өріс ұзындығы 0.3 -2.4 мкм.

Күн сәулесінің энергетикалық әлеуетінің шамасы жердің атмосфера қабатының жоғары шекарасында 1.78×10¹⁷Вт, ал жердің үстіңгі қабатында түсетін шамасы 1.2×10¹⁷Вт-қа тең.

Күн энергиясының жерге түсетін жылдық мөлшері 1.05×10¹⁸ кВт/сағ, ал оның 1/5 бөлігі жердің құрғақ бөлігіне түседі (ескерту – 1кВт/сағ=3600кДж, ал 1000кДж=278 Вт/сағ). Бұған тағы да жылдық мөлшері 1,58×10¹⁶ кВт/сағ., қуаты 1,8·10¹² кВт-ты жел энергиясын қосуға болады [19, 27, 38].

Экологияны бұзбай жерге түсетін күн энергиясының 1,5% қолдануға болады, оның бір жылдық шамасы 1,62×10¹⁶ кВт.сағ (бұл 2×10¹² тонна шартты отынды құрайды).

Жердің үстінгі қабатына түсетін күн радиациясының ауқымды ағыны салыстырғанда біртекті емес. Күннен жылына 1м² жерге түсетін энергиясының шамасы солтүстік аймақтарда 3 000 МДж/м², ал ыстық шөл-шөлейт жерлерде 8 000 МДж/м². Күн энергиясының жылдық орташа қуаты бір күнде 1 м² жер бетіне түсетін шамасы солтүстік аймақта орташа 7,2 МДж/м² құрайды, ал шөл және шөлейт жерлерге 21,4МДж/м² қа дейін жетеді [19,27,38].

Күн радиациясының жылдық орташа тығыздығы 210-250 Вт/м² құрайды, ал шөл және шөлейт далаларда 130-210 Вт/м² .

Күн тұрақтысы

Күн радиация ағынының атмосферадан тыс жоғарғы шектік қабатындағы тығыздығы I₀ = 1353 Вт/м² құрайды, бұл шаманы күн тұрақтысы деп атайды. Ал энергияның бір сағатта 1 м² ауданға түсетін орташа шамасы Е_{о =} 4871 кДж//сағ м² құрайды.

3.4-сурет. Күн мен Жердің геометриялық өлшемдері

Жер Күнді өз орбитасымен айналғанда оның арақашықтықтығы бір жылда 150 млн км ±1,7 % өзгеріп отырады, соған сәйкес 1 м² бетке атмосфераның тыс қабаттына түсетін энергияның қуаты жылына 7% шамаға өзгереді (яғни, 4710-тен 5036 кДж/(сағ м²) дейінгі аралықта) [15, 24, 41].

Күн кеңістік жағдайында жерден қарағанда 32 минут бұрышпен көрінеді (3.4-сурет).Күн сәулесінің таралу жылдамдығы 3×10⁸ м/с ол жер бетіне шамамен 8 минутта жетеді.