Приход солнечной радиации на земную поверхность

Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность:

S′ = Ssinh_s                                                                                        (2.10)

где S – поток солнечной радиации на перпендикулярную поверхность, h_s – высота Солнца.

Поток прямой солнечной радиации на поверхность любой экспозиции S₁, т.е. любой ориентации и любого наклона:

      S₁  = S [sinh_s cosβ + cosh_s sinβ cos(А – а)],                         (2.11)

где h_s – высота Солнца, β – угол наклона данной поверхности к горизонту, А – азимут Солнца, а – азимут облучаемой поверхности, т.е. угол между плоскостью меридиана и вертикальной плоскостью, проходящей через нормаль к данной поверхности. Поток солнечной радиации на какую-либо поверхность иногда называют инсоляцией этой поверхности.

Пример. Вычислить поток прямой солнечной радиации на поверхность, наклоненную к горизонту под углом 30º и ориентированную на восток, в 6 ч истинного солнечного времени 15 апреля на широте 60º при S = 0,47 кал/см²мин.

Решение. В приложении 2 находим склонение Солнца d = 9,7º. Определяем часовой угол τ = −90º.

По формулам (2.1) и (2.2) определяем высоту и азимут Солнца:

      sinh_s = sinj sind + cosj cosd cosτ = 

  = sin60º sin9,7º + cos60º cos9,7º cos(−90º) = 0,145, h_s = 8,4º.

sinА = (cosd/cosh_s) sinτ = (cos9,7º/cos8,4º) sin(−90º) = 0,997,

А = 85º 30′.                                          

По формуле (2.7) вычисляем поток радиации на наклонную поверхность, учитывая, что β = 30º, а = −90º.

А – а = +4º 30′,

S₁  = S [sinh_s cosβ + cosh_s sinβ cos(А – а)] =

= 0,47[sin8,4º cos30º + cos8,4º sin30º cos(−4,5º)] =

= 0,47·0,618 = 0,29 кал/см²мин

Задачи и упражнения

2.29. Максимальный поток прямой солнечной радиации в бухте Тихой (φ = 80°), равный 0,91 кВт/м², наблюдался в июне при максимальной высоте Солнца. Вычислить поток радиации на горизонтальную поверхность.

2.30. На широте φ = 50° в июне при максимальной полуден­ной высоте Солнца поток прямой солнечной радиации равен 0,84 кВт/м², а в декабре при минимальной полуденной высоте Солнца – 0,70 кВт/м². Вычислить максимальный и минимальный приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверх­ность 1 м².

2.31. Вычислить поток прямой солнечной радиации на гори­зонтальную поверхность в истинный полдень 17 января на широте φ = 43° 15′, если поток солнечной радиации был 0,86 кВт/м².

2.32. В пункте с широтой 55° 19 июня 1968 г. в основные сроки наблюдений получены следующие значения потока солнечной радиации: 0,50; 0,76; 0,79; 0,86; 0,42 кВт/м². Вычислить поток радиации на горизонтальную поверхность.

2.33. Полуденные значения плотности потока солнечной радиа­ции на станции с широтой 48° в дни летнего и зимнего солнце­стояний были 0,63 и 0,20 кВт/м². Вычислить инсоляцию горизон­тальной поверхности в эти часы.

2.34. Вывести формулу для расчета потока прямой радиации на вертикальные поверхности, ориентированные на север, юг, запад и восток. Определить, при каких азимутах Солнца эти поверхности не полу­чают солнечной радиации.

2.35. Сколько солнечной радиации поступит на горизонталь­ную поверхность на 1 м² в 1 мин при высоте Солнца 45°, если поток солнечной радиации 0,83 кВт/м²? Какой поток радиации получила вертикальная стена, ориентированная на юг? Наблюде­ние проводилось 20 мая на широте 50°.

2.36. Вычислить поток солнечной радиации на горизонтальную поверхность на верхней границе атмосферы в полдень в дни лет­него и зимнего солнцестояния на экваторе и на полюсах.

2.37. Вычислить поток солнечной радиации на восточную и за­падную стены 17 августа 1980 г. при высоте Солнца 36° на ши­роте 40°, если измеренный поток радиации до полудня был 0,67 кВт/м², после полудня 0,74 кВт/м².

2.38. Какая поверхность (горизонтальная или южная верти­кальная) получает больше тепла в полдень 1 июня на широте 59°, если S = 0,56 кВт/м²?

2.39. Когда начинается и когда кончается освещение солнеч­ными лучами вертикальной стены, обращенной на восток, 15 ян­варя на широте 39°? Сколько тепла получает 1 м² этой стены в 9 ч 30 мин, если измеренный поток солнечной радиации S = 0,40 кВт/м².

2.40. Покрытие оранжереи представляет собой два ската, на­клоненные к горизонту под углами 20° и ориентированные на во­сток и запад. Сколько солнечной энергии получит 1 м² этих по­крытий 1 апреля на широте 48° при высоте Солнца 30°, если до полудня S = 0,71 кВт/м², а после полудня S = 0,78 кВт/м²?

2.41. 15 июня на станции с широтой 43° 49′ в основные сроки наблюдений были получены следующие значения потока прямой солнечной радиации: 0,59; 0,78; 0,82; 0,74; 0,36 кВт/м². Вычислить соответствующие значения потока радиации на горизонтальную поверхность. Вычислить инсоляцию южного склона крутизной 20° в сроки 6 ч 30 мин и 12 ч 30 мин.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: