Применение солнечной энергии

ГЛАВА ВТОРАЯ. СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Распределение энергии в солнечном спектре весьма близко к распределению энергии излучения «черного тела» или идеального излучателя при температуре 6000 К. Излучение распространяется со скоростью 3-Ю8 м/с и достигает земной атмосферы примерно за восемь минут. Значение солнечной постоянной, которая представляет собой плотность потока энергии солнечно­го излучения за пределами земной атмосферы на сред­нем расстоянии от земли до солнца в плоскости, пер­пендикулярной солнечным лучам, равно 1,353 «Вт/м2. В течение года солнечная постоянная может изменяться на ±3,4%, что обусловлено изменением расстояния от земли до солнца.

Земля вращается вокруг солнца по эллиптической орбите, затрачивая год на каждый цикл. Угол наклона земной оси к плоскости вращения земли постоянен и равен 23°27'. Видимое дневное движение солнца по не­босводу, наблюдаемое в любой точке земной поверхно­сти, циклически изменяется в течение года и опреде­ляется солнечным склонением. Склонение солнца изме­ряется углом между вектором, параллельным в полдень солнечным лучам и проходящим через центр земли, и проекцией этого вектора на плоскость земного эквато­ра. Склонение солнца изменяется от +23°27' до —23°277. Это вызывает сезонные изменения продолжи­тельности дня, связанные с различием углов падения солнечных лучей на поверхность земли. На экваторе день от восхода солнца до заката длится точно 12 ч, тогда как на более высоких широтах продолжитель­ность дня существенно изменяется в течение года. На­пример, на Британских островах в середине зимы день длится менее 8 ч, в середине лета — 16 ч. Это означа­ет, что летом на Британских островах суммарный при­ход солнечного излучения на горизонтальную поверх - 14

ность может быть больше, чем в экваториальных рай­онах.

Четыре дня в году имеют особое значение. Они соот­ветствуют двум точкам земной орбиты, в которых скло­нение солнца принимает по абсолютной величине мак­симальное значение (солнцестояния), и двум точкам, в которых склонение солнца равно нулю (равноденст­вия). В северном полушарии в день летнего солнце­стояния, наступающего 22 июня, солнце в Арктике не заходит за горизонт. Аналогично в южном полушарии день в Антарктике продолжается непрерывно в зимнее солнцестояние (22 декабря). На северном тропике в день летнего солнцестояния и на южном тропике в день зимнего солнцестояния солнце в полдень проходит через зенит. На экваторе в дни весеннего и осеннего равно­денствия (21 марта и 23 сентября) солнце в полдень также находится в зените. В эти дни в любой точке зем­ной поверхности день и ночь продолжаются точно по 12 ч. В астрономических таблицах и картах обычно используется солнечное время, т. е. время относитель­но полдня, когда солнце находится строго в южном направлении в северном полушарии (или строго в се­верном направлении в южном полушарии). Солнечное время часто несколько отличается от местного поясно­го времени, поскольку часовой пояс имеет ширину в несколько градусов долготы, а каждый градус долго­ты эквивалентен по времени четырем мин.