Melangkah keluar dan membiarkan sinar matahari jatuh ke wajah Anda adalah perasaan yang baik. Mencari tahu berapa banyak sinar matahari sebenarnya berarti menghitung sesuatu yang disebutinsolasi matahari. Insolasi matahari juga memberi Anda cara untuk menentukan pelapukan fisik di daerah kering seperti gurun.
Perhitungan Insolasi Surya
Insolasi matahariadalah jumlah radiasi matahari atas ukuran luas permukaan dari waktu ke waktu. Generator fotovoltaik yang menghasilkan energi listrik dari sinar matahari yang masuk mengukur insolasi sebagairadiasi rata-ratadalam kilowatt per meter persegi (kW/m2).
Terkadang variasi lain yang menggunakan komponen waktu digunakan, kilowatt-jam di atas kilowatt-tahun puncak kWh/(kWp*tahun). Ini berarti Anda dapat membuat rumus radiasi matahari dengan mengukur bykekuatan sinar matahari di area tertentu melalui waktu tertentu.
Para ilmuwan juga menggunakan istilahaliranuntuk merujuk pada radiasi matahari per satuan luas horizontal di wilayah tertentu. Ini mirip dengan fluks magnet, jumlah medan magnet yang melewati dua dimensi permukaan, tetapi, dalam hal ini, fluks insolasi matahari juga dapat bervariasi tergantung pada seberapa jauh Bumi adalah.
Anda dapat mengukur kerapatan fluks di ujung atmosfer dengan
F=F_0\times\cos{\theta_0}
untukFHAIkerapatan fluks matahari pada titik tertinggi atmosfer dan sudut zenith matahariθ0, sudut antara zenit Anda dan pusat piringan Matahari. Puncak Anda adalah garis lurus vertikal ke atmosfer saat Anda berdiri di suatu tempat di Bumi.
Insolasi matahari juga dapat diukur sebagai flux dibagi luas permukaan horizontal horizontal. Kuantitas ini juga digunakan dalam menghitung laju energi dari matahari mencapai permukaan bumi. Rumus penyinaran matahari telah menunjukkan kepada para ilmuwan bahwa penyinaran matahari pada titik tertinggi atmosfer berubah sekitar 7% sepanjang tahun dari 1,412 kW/m2 pada bulan Januari menjadi 1,321 kW/m2 pada bulan Juli, karena bagaimana Bumi bergerak lebih dekat dan lebih jauh dari matahari.
Massa Udara dalam Insolasi Matahari
Anda juga dapat menentukan komponen langsung radiasi matahari dengan rumus1,353 x 0,7sayauntuk faktor massa udarasayayang mana(1/cosθ0).678untuk sudut zenithθ0.Itumassa udaraadalah proporsi dari berapa banyak atmosfer yang harus dilalui sinar matahari pada satu saat dan berapa banyak atmosfer yang harus dilalui sinar matahari jika matahari langsung terdengar.
Ini berarti, jika matahari berada tepat di atas kepala Anda, massa udara akan menjadi 1 karena kedua nilai proporsinya akan sama. Ketika matahari sangat tinggi di langit, nilai cosθ0relatif kecil dan dapat diabaikan.
Itulangsungbagian dari radiasi matahari adalah berapa banyak radiasi yang datang langsung dari matahari. Radiasi terdifusiadalah seberapa banyak langit dan atmosfer menyebarkan radiasi.Radiasi yang dipantulkanadalah jumlah yang dipantulkan kembali oleh badan air di Bumi.
Metode Perhitungan Insolasi Surya Lainnya
Anda dapat menggunakan online Perhitungan Insolasi Matahari oleh PV Education untuk menghitung insolasi matahari. Pastikan Anda memahami variabel dan persamaan di balik kalkulator. Kalkulator insolasi apa pun seperti ini memperhitungkan posisi matahari di ruang angkasa dan insolasi matahari maksimum pada permukaan pada sudut tertentu.
Kalkulator menggunakan insolasi matahari sebagai faktor yang bergantung pada garis lintang dan hari dalam setahun. Ini memungkinkannya melakukan perhitungan dengan memperhitungkan teori tata surya serta hasil eksperimen.
Properti Terkait dengan Insolasi Surya
Pengamatan sinar matahari ini memberi para ilmuwan jumlah lain yang dapat mereka hitung seperti konstanta matahari S, yang diberikan oleh
S=F_0\frac{r}{R_0}\times\cos{\theta_0}
dengan jarak saat ini antara matahari dan bumirdan jarak rata-rata antara matahari dan bumir0.Ini memberi para ilmuwan cara yang lebih mudah untuk menentukan bagaimana gerakan antara matahari dan Bumi mempengaruhi sinar matahari. Kerapatan fluks matahariFjuga dapat dihitung sebagai perubahan pemanasan matahari pada titik tertinggi atmosfer per satuan luas selama perbedaan waktu, diberikan olehdQ/dt. Hal ini berkaitan dengan rekayasa sel surya yang memanfaatkan perubahan sinar matahari sepanjang hari dalam menghasilkan energi listrik.
Kalkulator yang lebih canggih dan bernuansa dapat mempertimbangkan fitur spesifik seperti efek cuaca untuk memprediksi insolasi matahari pada berbagai hari. Sifat berguna lainnya dari sinar matahari termasuk Direct Normal Irradiance (DNI), jumlah radiasi matahari yang dialami suatu objek atau area di atas ukuran area itu sendiri.
Sinar matahari yang masuk harus tegak lurus dengan permukaan saat melakukan perhitungan ini. Faktor-faktor ini, seperti insolasi matahari, tergantung pada atmosfer, sudut matahari dan jarak antara matahari dan bumi sehingga perhitungan yang lebih maju dapat menggambarkan mereka untuk membuat pengukuran yang lebih bermakna.
Perhitungan Radiasi Matahari vs. Insolasi
Saat menggunakan kalkulator untuk memberi Anda nilai insolasi matahari, Anda harus memahami fisika yang mendasari di balik insolasi matahari itu sendiri. Ada beberapa persamaan matematika sederhana yang dapat menggambarkan insolasi matahari. Ini dapat membantu Anda mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana insolasi matahari digunakan dalam bidang studi yang memanfaatkan kekuatan sinar matahari.
Insolasi matahari terkait erat dengan radiasi matahari itu sendiri, tetapi insolasi memberi Anda cara yang lebih tepat untuk menghitung radiasi pada satu objek yang relevan dengan energi daripada hanya mengukur sinar matahari diri.
Radiasi matahari adalah cahaya elektromagnetik yang datang langsung dari matahari. Ini umumnya berkisar dari cahaya tampak hingga sinar ultraviolet dan dalam beberapa kasus bahkan meluas ke sinar-X dan gelombang inframerah. Ini berarti radiasi matahari memberi Anda cara yang andal untuk menentukan cahaya yang mendukung kehidupan di Bumi. Atmosfer yang mengelilingi planet ini biasanya membelokkan komponen lain yang lebih berbahaya dari radiasi matahari.
Anda dapat menggunakan perhitungan radiasi matahari untuk menentukan reaksi fusi nuklir matahari itu sendiri. Fenomena ini menghasilkan helium matahari dari 700 juta ton hidrogen per detik. Persamaan Einstein yang terkenalE = mc2menjelaskan proses ini yang memutus ikatan atom antara atom hidrogen untuk energi reaksiEdalam joule, massa yang hilang dalam prosessayadalam kg dan kecepatan cahayac(3,8 x 108 MS). Proses fusi adalah bagaimana matahari menghasilkan gelombang elektromagnetik dari radiasi itu sendiri.
Penggunaan Penelitian Insolasi Surya Solar
Desain tata surya bergantung pada insolasi matahari untuk mengukur seberapa kuat mereka harus seefektif mungkin. Insinyur yang mengerjakan desain ini menggunakan insolasi matahari untuk menentukan bagaimana memperkirakan berapa banyak energi yang harus dihasilkan sistem fotovoltaik.
Data yang terkait dengan insolasi matahari juga berguna untuk mengidentifikasi, menafsirkan, dan membandingkan jenis cuaca fisik di Bumi karena orbit Bumi mengelilingi matahari. Ini meluas ke lereng karbonat atau silisiklastik-karbonat, fitur geologis miring dari a rendah gradien ke garis pantai air dangkal dalam mencari tahu bagaimana Bumi menjebak panas dari Matahari dalam membentuk ini fitur.
Akhirnya, insinyur konstruksi perlu memperhitungkan radiasi dan insolasi matahari ketika membuat bangunan untuk menahan suhu dan panas matahari.