Come calcolare l'insolazione solare

Uscire e lasciare che la luce del sole cada sul tuo viso è una bella sensazione. Capire quanta luce solare è in realtà significa calcolare qualcosa chiamato ilinsolazione solare. L'insolazione solare ti dà anche un modo per determinare l'erosione fisica nelle regioni aride come i deserti.

​Insolazione solareè la quantità di radiazione solare sulla dimensione di una superficie nel tempo. I generatori fotovoltaici che creano energia elettrica dalla luce solare in entrata misurano l'irraggiamento comeirraggiamento medioin kilowatt per metro quadrato (kW/m²).

A volte viene utilizzata un'altra variazione che utilizza una componente temporale, kilowattora su kilowatt-picco-anno kWh/(kWp*anno). Ciò significa che è possibile creare una formula di irraggiamento solare misurando ilpotenza della luce solare su un'area specifica per un certo periodo di tempo​.

Anche gli scienziati usano il termineflussoper riferirsi alla radiazione solare per unità di superficie orizzontale su una certa regione. Questo è simile al flusso magnetico, la quantità di campo magnetico che passa attraverso un bidimensionale superficie sono, ma, in questo caso, il flusso di irraggiamento solare può variare anche a seconda di quanto lontano il La terra è.

Puoi misurare la densità di flusso alla punta dell'atmosfera con

perF_ohdensità di flusso solare nel punto più alto dell'atmosfera e angolo di zenit solareθ₀, l'angolo tra il tuo zenit e il centro del disco solare. Il tuo zenit è la linea che va dritta verticalmente nell'atmosfera quando ti trovi da qualche parte sulla Terra.

L'insolazione solare può essere misurata anche come flux diviso per una superficie orizzontale. Queste quantità sono utili anche per calcolare la velocità con cui l'energia del sole raggiunge la superficie terrestre. La formula dell'irraggiamento solare ha mostrato agli scienziati che l'irraggiamento solare nel punto più alto dell'atmosfera cambia di circa il 7% durante l'anno da 1.412 kW/m² a gennaio a 1.321 kW/m² a luglio, a causa di come la Terra si avvicina e si allontana dal sole.

Puoi anche determinare la componente diretta della radiazione solare con la formula1.353 x .7^Mper il fattore di massa dell'ariaMche è(1/cosθ​​₀​​)^.678per l'angolo zenitaleθ₀.Ilmassa d'ariaè la proporzione di quanta parte dell'atmosfera la luce solare deve viaggiare in un singolo momento e quanta atmosfera la luce solare dovrebbe attraversare se il sole fosse udito direttamente.

Ciò significa che, se il sole fosse direttamente sopra la tua testa, la massa d'aria sarebbe 1 poiché i due valori della proporzione sarebbero uguali. Quando il sole è molto alto nel cielo, il valore di cosθ​​0è relativamente piccolo e trascurabile.

Ildirettoparte della radiazione solare è quanta radiazione proviene direttamente dal sole. Radiazione diffusaè quanto il cielo e l'atmosfera diffondono la radiazione.Radiazione riflessaè la quantità riflessa dai corpi idrici sulla Terra.

Puoi usare l'online Calcolo dell'irraggiamento solare da PV Education per calcolare l'irraggiamento solare. Assicurati di aver compreso le variabili e le equazioni alla base della calcolatrice. Qualsiasi calcolatore di irraggiamento come questo tiene conto della posizione del sole nello spazio e dell'irraggiamento solare massimo su una superficie con un particolare angolo.

Il calcolatore utilizza l'irraggiamento solare come fattore dipendente dalla latitudine e dal giorno dell'anno. Ciò consente di eseguire il calcolo tenendo conto della teoria del sistema solare e dei risultati sperimentali.

Queste osservazioni della luce solare danno agli scienziati altre quantità che possono calcolare come la costante solare S, data da

con la distanza attuale tra il sole e la Terrare distanza media tra il sole e la Terrar₀.Ciò offre agli scienziati un modo più semplice per determinare in che modo il movimento tra il sole e la Terra influisce sulla luce solare. Densità di flusso solareFpuò anche essere calcolato come la variazione del riscaldamento solare nel punto più alto dell'atmosfera per unità di superficie in una differenza di tempo, data dadQ/dt. Ciò è pertinente per la progettazione di celle solari che sfruttano i cambiamenti della luce solare durante il giorno per produrre energia elettrica.

I calcolatori più avanzati e sfumati possono prendere in considerazione caratteristiche specifiche come gli effetti meteorologici per prevedere l'insolazione solare in vari giorni. Altre proprietà utili della luce solare includono l'irraggiamento normale diretto (DNI), la quantità di radiazione solare che un oggetto o un'area subisce rispetto alle dimensioni dell'area stessa.

La luce solare in entrata deve essere perpendicolare alla superficie durante l'esecuzione di questo calcolo. Questi fattori, come l'insolazione solare, dipendono dall'atmosfera, dall'angolo del sole e dalla distanza tra i due il sole e la Terra, quindi calcoli più avanzati possono descriverli per effettuare misurazioni più significative.

Mentre usi i calcolatori per darti i valori dell'insolazione solare, dovresti capire la fisica alla base dell'insolazione solare stessa. Ci sono alcune semplici equazioni matematiche che possono descrivere l'insolazione solare. Questo può aiutarti a saperne di più su come l'insolazione solare viene utilizzata nei campi di studio che sfruttano la potenza della luce solare.

L'insolazione solare è strettamente correlata alla radiazione solare stessa, ma l'insolazione ti dà un modo più preciso di calcolare la radiazione su un singolo oggetto rilevante per l'energia piuttosto che misurare semplicemente la luce solare si.

La radiazione solare è la luce elettromagnetica che proviene direttamente dal sole. Questo generalmente va dalla luce visibile ai raggi ultravioletti e in alcuni casi si estende anche ai raggi X e alle onde infrarosse. Ciò significa che la radiazione solare ti offre un modo affidabile per determinare la luce che supporta la vita sulla Terra. L'atmosfera che circonda il pianeta in genere devia altri componenti più dannosi della radiazione solare.

È possibile utilizzare un calcolo della radiazione solare per determinare le reazioni di fusione nucleare del sole stesso. Questi fenomeni producono l'elio del sole da 700 milioni di tonnellate di idrogeno al secondo. La famosa equazione di EinsteinE = mc²descrive questo processo che rompe i legami atomici tra gli atomi di idrogeno per l'energia della reazioneEin joule, massa persa nel processomin kg e velocità della lucec(3,8 x 10⁸ SM). Il processo di fusione è il modo in cui il sole produce le onde elettromagnetiche della radiazione stessa.

I progetti di sistemi solari si basano sull'irraggiamento solare per misurare la potenza necessaria per essere il più efficaci possibile. Gli ingegneri che lavorano su questi progetti utilizzano l'insolazione solare per determinare come stimare la quantità di energia che i sistemi fotovoltaici dovrebbero produrre.

I dati relativi all'insolazione solare sono utili anche per identificare, interpretare e confrontare i tipi di condizioni meteorologiche fisiche sulla Terra dovute all'orbita terrestre intorno al sole. Questo si estende alle rampe carbonatiche o silicoclastico-carbonatiche, caratteristiche geologiche di pendenza da un basso gradiente verso le coste di acque poco profonde nel capire come la Terra intrappola il calore del Sole nel formarli Caratteristiche.

Infine, gli ingegneri edili devono tenere conto della radiazione e dell'irraggiamento solare quando creano edifici per resistere alla temperatura e al calore del sole.