Nach draußen zu gehen und sich das Sonnenlicht aufs Gesicht fallen zu lassen, ist ein gutes Gefühl. Um herauszufinden, wie viel Sonnenlicht es tatsächlich ist, muss man etwas berechnen, das als bezeichnet wirdSonneneinstrahlung. Die Sonneneinstrahlung gibt Ihnen auch die Möglichkeit, die physikalische Verwitterung in trockenen Regionen wie Wüsten zu bestimmen.
Berechnung der Sonneneinstrahlung
Sonneneinstrahlungist die Menge der Sonneneinstrahlung über die Größe einer Fläche im Laufe der Zeit. Die Photovoltaik-Generatoren, die aus einfallendem Sonnenlicht elektrische Energie erzeugen, messen die Sonneneinstrahlung alsdurchschnittliche Einstrahlungin Kilowatt pro Quadratmeter (kW/m2).
Manchmal wird eine andere Variante verwendet, die eine Zeitkomponente verwendet, Kilowattstunden über Kilowatt-Spitze-Jahr kWh/(kWp*Jahr). Dies bedeutet, dass Sie eine Formel für die Sonneneinstrahlung erstellen können, indem Sie dieKraft des Sonnenlichts über einen bestimmten Bereich über eine bestimmte Zeit.
Wissenschaftler verwenden den Begriff auchFlussbezieht sich auf die Sonneneinstrahlung pro horizontaler Flächeneinheit über eine bestimmte Region. Dies ist ähnlich dem magnetischen Fluss, dem Betrag des Magnetfelds, das durch eine zweidimensionale Oberfläche sind, aber in diesem Fall kann die Sonneneinstrahlung auch variieren, je nachdem, wie weit die Erde ist.
Sie können die Flussdichte an der Spitze der Atmosphäre messen durch
F=F_0\times\cos{\theta_0}
zumFÖSonnenflussdichte am höchsten Punkt der Atmosphäre und Sonnenzenitwinkelθ0, der Winkel zwischen Ihrem Zenit und dem Mittelpunkt der Sonnenscheibe. Ihr Zenit ist die Linie, die senkrecht in die Atmosphäre verläuft, wenn Sie irgendwo auf der Erde stehen.
Die Sonneneinstrahlung kann auch als f. gemessen werdenLux geteilt durch eine horizontale Fläche. Diese Größen werden auch bei der Berechnung der Geschwindigkeit verwendet, mit der die Sonnenenergie die Erdoberfläche erreicht. Die Sonneneinstrahlungsformel hat Wissenschaftlern gezeigt, dass sich die Sonneneinstrahlung am höchsten Punkt der Atmosphäre im Laufe des Jahres um etwa 7% von 1,412 kW/m. ändert2 im Januar auf 1.321 kW/m2 im Juli, weil sich die Erde immer mehr von der Sonne entfernt.
Luftmasse bei Sonneneinstrahlung
Sie können den direkten Anteil der Sonnenstrahlung auch mit der Formel bestimmen1.353 x .7Mfür LuftmassenfaktorMwelches ist(1/cosθ0).678für Zenitwinkelθ0.DasLuftmasseist das Verhältnis, wie viel Atmosphäre das Sonnenlicht in einem einzelnen Moment zurücklegen muss und wie viel Atmosphäre das Sonnenlicht passieren müsste, wenn die Sonne direkt belauscht würde.
Das heißt, wenn die Sonne direkt über Ihrem Kopf wäre, wäre die Luftmasse 1, da die beiden Werte des Anteils gleich wären. Wenn die Sonne sehr hoch am Himmel steht, ist der Wert für cosθ0ist relativ klein und vernachlässigbar.
DasDirekteEin Teil der Sonnenstrahlung ist, wie viel Strahlung direkt von der Sonne kommt. Streustrahlungist, wie stark der Himmel und die Atmosphäre die Strahlung streuen.Reflektierte Strahlungist die Menge, die von Gewässern auf der Erde reflektiert wird.
Andere Methoden zur Berechnung der Sonneneinstrahlung
Sie können die Online- Berechnung der Sonneneinstrahlung von PV Education zur Berechnung der Sonneneinstrahlung. Stellen Sie sicher, dass Sie die Variablen und Gleichungen hinter dem Taschenrechner verstehen. Jeder Einstrahlungsrechner wie dieser berücksichtigt den Sonnenstand im Weltraum und die maximale Sonneneinstrahlung auf einer Fläche in einem bestimmten Winkel.
Der Rechner verwendet die Sonneneinstrahlung als einen vom Breitengrad und dem Tag des Jahres abhängigen Faktor. Dadurch kann es die Berechnung unter Berücksichtigung der Theorie des Sonnensystems sowie experimenteller Ergebnisse durchführen.
Eigenschaften in Bezug auf Sonneneinstrahlung
Diese Beobachtungen des Sonnenlichts geben Wissenschaftlern andere Größen, die sie berechnen können, wie die Sonnenkonstante S, gegeben durch S
S=F_0\frac{r}{R_0}\times\cos{\theta_0}
mit dem aktuellen Abstand zwischen Sonne und Erderund durchschnittlicher Abstand zwischen Sonne und Erder0.Dies gibt Wissenschaftlern eine einfachere Möglichkeit zu bestimmen, wie sich die Bewegung zwischen Sonne und Erde auf das Sonnenlicht auswirkt. SolarstromdichteFkann auch als Änderung der solaren Erwärmung am höchsten Punkt der Atmosphäre pro Flächeneinheit über eine Zeitdifferenz berechnet werden, gegeben durchdQ/dt. Dies ist relevant für die Entwicklung von Solarzellen, die die Veränderungen des Sonnenlichts im Laufe des Tages zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen.
Fortgeschrittenere und differenziertere Rechner können spezifische Merkmale wie Wettereffekte berücksichtigen, um die Sonneneinstrahlung an verschiedenen Tagen vorherzusagen. Andere nützliche Eigenschaften des Sonnenlichts sind die direkte normale Bestrahlung (DNI), die Menge an Sonneneinstrahlung, die ein Objekt oder eine Fläche über die Größe der Fläche selbst erfährt.
Das einfallende Sonnenlicht muss bei dieser Berechnung senkrecht zur Oberfläche stehen. Diese Faktoren sind wie die Sonneneinstrahlung abhängig von der Atmosphäre, dem Sonnenwinkel und dem Abstand zwischen die Sonne und die Erde, so dass sie in fortgeschritteneren Berechnungen beschrieben werden können, um aussagekräftigere Messungen durchzuführen.
Berechnung der Sonneneinstrahlung vs. Sonneneinstrahlung
Bei der Verwendung von Taschenrechnern zur Angabe von Werten für die Sonneneinstrahlung sollten Sie die zugrunde liegende Physik hinter der Sonneneinstrahlung selbst verstehen. Es gibt ein paar einfache mathematische Gleichungen, die die Sonneneinstrahlung beschreiben können. Dies kann Ihnen helfen, mehr darüber zu erfahren, wie Sonneneinstrahlung in Studienbereichen verwendet wird, die die Kraft des Sonnenlichts nutzen.
Die Sonneneinstrahlung hängt eng mit der Sonneneinstrahlung selbst zusammen, aber die Sonneneinstrahlung gibt Ihnen eine genauere Möglichkeit, Berechnung der energierelevanten Strahlung auf ein einzelnes Objekt, anstatt nur das Sonnenlicht zu messen selbst.
Sonnenstrahlung ist das elektromagnetische Licht, das direkt von der Sonne kommt. Dies reicht im Allgemeinen von sichtbarem Licht bis hin zu ultravioletten Strahlen und reicht in einigen Fällen sogar bis zu Röntgen- und Infrarotwellen. So lässt sich mit der Sonnenstrahlung zuverlässig das Licht bestimmen, das das Leben auf der Erde unterstützt. Die Atmosphäre, die den Planeten umgibt, lenkt normalerweise andere schädlichere Komponenten der Sonnenstrahlung ab.
Mit einer Sonnenstrahlungsberechnung können Sie die Kernfusionsreaktionen der Sonne selbst bestimmen. Diese Phänomene produzieren das Helium der Sonne aus 700 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Sekunde. Einsteins berühmte GleichungE = mc2beschreibt diesen Prozess, der die Atombindungen zwischen Wasserstoffatomen für die Energie der Reaktion aufbricht breakEin Joule, dabei verlorene Masseichin kg und Lichtgeschwindigkeitc(3,8 x 108 Frau). Der Fusionsprozess ist, wie die Sonne die elektromagnetischen Strahlungswellen selbst erzeugt.
Anwendungen der Sonnenstrahlungsforschung
Solarsystemdesigns basieren auf der Sonneneinstrahlung, um zu messen, wie leistungsstark sie sein müssen, um so effektiv wie möglich zu sein. Ingenieure, die an diesen Entwürfen arbeiten, verwenden die Sonneneinstrahlung, um zu bestimmen, wie viel Energie Photovoltaikanlagen produzieren sollten.
Daten zur Sonneneinstrahlung sind auch hilfreich, um physikalische Wettertypen auf der Erde aufgrund der Erdumlaufbahn um die Sonne zu identifizieren, zu interpretieren und zu vergleichen. Dies erstreckt sich auf Karbonat- oder siliziklastische-Karbonat-Rampen, geologische Merkmale des Gefälles von einem niedrigen Gefälle zu Flachwasserküsten, um herauszufinden, wie die Erde Wärme von der Sonne einfängt, um diese zu bilden Eigenschaften.
Schließlich müssen Bauingenieure bei der Erstellung von Gebäuden die Strahlung und Sonneneinstrahlung berücksichtigen, um der Temperatur und Hitze der Sonne standzuhalten.
