Kas ir saules insolācija?

Parasti mēra vatos uz kvadrātmetru, apgabala vidējā saules insolācija ilgākā laika periodā bieži tiek norādīta kā kilovatstundas uz kvadrātmetru dienā. Vats ir standarta jaudas metriskā vienība jeb enerģija laika gaitā; viens vats jaudas ir vienāds ar vienu džoulu enerģijas sekundē. Kilovatstunda, termins, ko visbiežāk izmanto attiecībā uz elektroenerģijas ražošanu, ir pietiekami daudz enerģijas, lai vienā stundā ražotu 1,000 vatus vai 3,600,000 3.6 džoulus.

Jo vairāk virsma ir vērsta pret sauli, jo lielāka būs tās saules insolācija. Maksimālā saules insolācija tiek radīta, kad saules gaisma iekrīt 90 grādu leņķī. Insolācija samazinās, leņķim kļūstot zemākam, jo ​​zemāks leņķis izplata tādu pašu starojuma enerģijas daudzumu plašākā laukumā. Tāpēc apgabals ap Zemes ekvatoru, kas saņem visvairāk tiešo saules staru, ir siltākā Zemes daļa, un polārie apgabali ir aukstākie. Tas izraisa arī gadalaiku maiņu, jo Zemes sasvērtā ass nozīmē, ka saules gaismas leņķis, kas sasniedz noteiktu planētas daļu, gada laikā mainās. Tas ir arī iemesls, kāpēc konkrētajā dienā temperatūrai būs tendence sasniegt maksimumu ap Saules pusdienlaiku, kad saule atrodas visaugstākajā debess punktā, un pēc tam pazemināsies, saulei tuvojoties horizontam vēlākā dienā.

Zemes ārējās atmosfēras kopējā saules insolācija no tiešiem saules stariem gada laikā vidēji ir aptuveni 1,366 vati uz kvadrātmetru 90 grādu leņķī, no kuriem lielākā daļa ir redzamas gaismas veidā. Saules gaismas vājināšanās, kad tā iet cauri atmosfērai, samazina to līdz aptuveni 1,000 vatiem uz kvadrātmetru 90 grādu leņķī, kad tā sasniedz Zemes virsmu. Šis skaitlis nepārtraukti samazinās, kad cilvēks pārvietojas uz augstākiem platuma grādiem, un dienas laikā samazinās tālāk no Saules pusdienlaika, naktī samazinoties līdz gandrīz nekādam. Vidējā Zemes insolācija gada laikā ir aptuveni 250 vati uz kvadrātmetru.

Vietējo faktoru dēļ apgabalos līdzīgos platuma grādos joprojām var būt ievērojamas vidējās insolācijas atšķirības. Apgabala insolāciju var vēl vairāk samazināt atmosfēras apstākļi, kas traucē saules gaismai, piemēram, mākoņi vai atmosfēras dūmaka. Insolācija palielinās lielākos augstumos, jo ir mazāk atmosfēras, lai saules starojums varētu iziet cauri un tikt vājināts. Saules starojuma daudzuma mērījumus dažādās vietās var apkopot, lai izveidotu specializētu karti, ko sauc par insolācijas karti.

Saules enerģijas ražošana lielā mērā ir atkarīga no insolācijas. Sausos vai daļēji sausos reģionos parasti atrodas saules spēkstacijas, lai samazinātu mākoņu segas izraisīto saules starojuma traucējumus, un, ja iespējams, tie tiek būvēti lielākā augstumā. Fotogalvaniskie saules paneļi ir uzstādīti leņķos, lai panāktu, ka ienākošā saules gaisma tos skar pēc iespējas tuvāk 90 grādu leņķim, lai maksimāli palielinātu saņemto jaudu. Optimālais leņķis ir atkarīgs no ģeogrāfiskās atrašanās vietas un gada laika.

Teritorijas insolāciju var izmantot arī ēku projektēšanā. Piemēram, lielie logi ēkas pusē, kas vērsta pret ekvatoru, ziemā, kad saule ir zemu debesīs, ielaidīs vairāk gaismas un siltuma, bet vasarā – salīdzinoši mazāk, kad tā ir augstu debesīs. Tas samazina sezonālās temperatūras galējības ēkā, padarot to ērtāku un samazinot apkurei vai gaisa kondicionēšanai nepieciešamo enerģijas daudzumu.