Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Интенсивность солнечного излучения на поверхности земли




Читайте также:
  1. I. ДИСКОМФОРТ. Эти эмоции не обладают очень высокой интенсивностью, но они беспокоят нас и создают раздражающее ощущение, что все идет не совсем так, как надо. Информация
  2. Агхарта — внутренний мир Земли
  3. Арендная плата, цена земли
  4. Б. Г. Голубовский НОВЫЕ ЗЕМЛИ
  5. Б. Г. ГолубовскийНОВЫЕ ЗЕМЛИ
  6. БЕЖЕНЦАМ ВЫДЕЛИЛИ «БРОСОВЫЙ», НИКОМУ НЕ НУЖНЫЙ УЧАСТОК ЗЕМЛИ. СРЕДИ ПЕСЧАНЫХ ДЮН НЕ БЫЛО ЕСТЕСТВЕННОГО ИСТОЧНИКА ВОДЫ, ДО РЕКИ ИНД НУЖНО БЫЛО ИДТИ БОЛЬШЕ ЧАСА.
  7. В Молчании растворяется противостояние Земли и Неба, Правого и Левого, Верха и Низа и... рождается Звезда... Пустота... Гармония...
  8. В ПОИСКАХ НЕИЗВЕСТНОЙ ЗЕМЛИ
  9. Великое Похолодание и его последствия для Мидгард-Земли
  10. Возвращение к Богу от земли на Небо

Солнечное излучение, распространяясь со скоростью 300000км/с, через 8 мин достигает орбиты Земли, отстоящей от Солнца на 150*106 км. Его исходная интенсивность настолько велика, что даже на таком расстоянии она составляет около 1300 Вт/м2 . Хотя Земле до­стается лишь малая доля солнечной энергии, но и ее достаточно, что­бы в десятки тысяч раз перекрыть существующую потребность в энер­гии всего земного шара.

На поверхность Земля попадает лишь 50% радиации Солнца, остальная часть поглощается облаками и самой поверхностью Земли (рис. 1. ) [2].

Современные мировые энергетические потребности можно покрыть за счет солнечной энергии, падающей на площадь 20 тыс.км2 , что сос­тавляет 0,005 % земной поверхности. Если принять КПД солнечных энергетических устройств не более 10% , то территория Белоруссии могла бы удовлетворить мировые энергетические потребности.

В среднем годовое количество солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли, составляет 2000-2500 кВт*ч/м2 в зонах пустынь и 1000-1500 кВт*ч/м2 в районах высоких широт. Необходимо отме­тить, что солнечная радиация распределяется на поверхности Земли гораздо равномернее, чем другие источники. По сравнению с тради­ционными источниками, солнечная энергия обладает малой плотностью и поэтому ее необходимо концентрировать для функционирования сов­ременных энергетических и технологических систем с помощью лиоконцентраторов. Интенсивность зависит от двух, факторов: угла накло­на лучей к плоскости поверхности в данной точке и длины пути лу­чей в атмосфере. Оба эти фактора зависят от высоты Солнца h. Интенсивность облучения определяется выражением:

Е =J· cos i,

где J - интенсивность излучения, падающего на горизонтальную поверхность;

i - угол наклона луча к нормали этой поверхности.

В действительности полная энергия падающего излучения превышает прямую составляющую, так как присутствует еще и рассеянная (диффузная) составляющая, в которую входит излучение, рассеянное различными компонентами атмосферы.

 

Верхние слои Атмосферы

 

 

Рис.1. Прохождение солнечных лучей через атмосферу Земли:

Т - отражение от поверхности Земли;

2 - отражение облаками;

3 - поглощение самой атмосферой,



4 - рассеивание атмосферой с достижением земной поверхности;

5 - доля излучения, достигающая поверхности Земли

 

Рассеянное излучение составляет значительную долю полной энергии (при низких высотах Солнца она может достигать половины ее) ( табл.1 ).

Энергетический спектр рассеянной составляющей излучения несколько сдвинут в сторону более коротких волн по сравнению со спектром прямой составляющей, поскольку именно в области коротких волн рассеяние излучения в атмосфере максимально.

Обоснование использования солнечной радиации оценивается общей энергией, получаемой на поверхности земли в данное время дня и го­да. При этом учитывается вклад рассеянной компоненты излучения в общем объеме энергии. Интенсивность прямой составляющей рассчитыва­ется с учетом временных колебаний воздушной массы и изменения пу­ти лучей в атмосфере. Точность такого расчета зависят от состояния атмосферы (ее загрязнения, тумана, облачности и т.д.). Эти явле­ния уменьшают прямую составляющую, однако рассеянная компонента может значительно возрасти. При плотной облачности до Земли дохо­дит лишь рассеянная компонента.

Наилучшим методом оценки мощности солнечной радиации является непосредственное долговременное измерение ее интенсивности в различных зонах земного шара. В настоящее время существует несколько метеорологических станций, на которых непрерывно регистрируют инсоляцию.




Однако ориентировочные расчеты можно произвести для горизонтальной поверхности в любой точке земного шара. Для любого време­ни суток, заданного углом t из уравнения (1); можно получить высоту Солнца h [1].

 

(1)

Где:


 

h - высота Солнца;

- широта, соответствующая расчетной точке;

t- угол, характеризующий угловые перемещения Солнца вокруг оси с широтой в зависимости от времени после полудня


 

 

(2)

δ-сезонное изменение кажущегося положения Солнца (угол склонения). Он изменяется от + 23,5° в летнее солнце­стояние до

(-23,5°) в зимнее солнцестояние. Для дру­гих времен года эту величину нужно брать из таблиц. Ее также можно найти из соотношения

 

(3)

- изменяет свой знак в соответствии со знаком Функции..

d - число дней, прошедших с момента весеннего равноденствия.

Интенсивность прямого излучения J определяется исходя из величины воздушной массы, единице которой соответствует путь, прой­денный лучами при вертикальном падении. Тогда для любой высоты Солнца h воздушная масса равна М =I/sin h. Интенсивность для любой данной поверхности равна Е=J·sin i, а для гори­зонтальной Е=J·sin h. Результаты вычислений инсоляции для различных широт при чистой атмосфере сведены в табл.1

Таблица 1

 

Инсоляции для различных широт при чистой атмосфере

 

Место-поло- жение Широта Инсоляция, кВт ч / м2
наибольшее значение за день наименьшее значение за день годовое значение
Экватор   Тропики   28,5 6,5 (7,5)   7,1 (8,3) 5,8 (7,8)   3,4 (4,2) 2200 (2300)   1900 (2300)
Средние широты 7,2 (8,5) 1,2(1-7) 1500(1900)
Центральная Англия 7,0 (8,4) 0,5 (0,8) 1500(1700)
Полярный круг 66,5 6,5 (7.9) 0(0) 1200(1400)

Первое значение соответствует прямой составляющей излучения, второе (в скобках) учитывает вклад рассеянной энергии. При восходе я заходе Солнца h= 0, На экваторе интенсивность солнечного излу­чения достигает максимума при равноденствии, когда азимут Солнца в течение всего дня равен 90° - оно как бы висит над головой. В период летнего и зимнего солнцестояний интенсивность солнечного излучения на экваторе минимальна. Летнее солнцестояние 22 июня, зимнее - 22 декабря. Моменты равноденствия 21 марта и 23 сентября (день равен ночи). Общее количество солнечного излучения за год определяет путем суммирования суточных данных. Изменение солнеч­ной радиации в течение года описывается кривой, по форме близко к синусоиде, максимум и минимум которой распределены сим­метрично в двух полугодиях. Из табл.2 видно, что дневное коли­чество солнечного излучения максимально не на экваторе, а вблизи широты 40°. Это следствие наклона земной оси к плоскости ее орби­те.



Интенсивность солнечного излучения в зимнее время с потае­нней широты резко падает, поэтому полное его количество за год в районе полярного круга составляет лишь половину его значения на экваторе. В таблице представлены данные для чистой атмосферы. С учетом облачности и загрязнении атмосферы промышленными отходами приведенные данные следует уменьшить, по крайней мере, вдвое.


Дата добавления: 2015-09-13; просмотров: 100; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты