ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

10.1.

ПРИРОДА СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Солнечное излучение характеризуется широким спектральным

диапазоном — от радио волн до гамма-излучения. Наши глаза воспринимают менее 1/8 части этого спектрального интервала. Диапазон от 100 до 750 ТГц ют 750 до 400 нм) по очевидным причинам называется видимым спектром, на него приходится около 45 % от всей излучаемой Солнцем энергии. На рассто­янии 1 а. е. от Солнца плотность потока его излучения составляет 1360 Вт/м2. Эта величина называется солнечной постоянной, которая в действительности не является постоянной: она немного изменяется в течение года, достигая макси­мального значения в январе, когда Земля находится на самом близком рассто­янии от Солнца.

Выражение «плотность потока излучения» используется для обозначения мощности излучения, приходяшего на 1 м2 поверхности. Мы также будем поль­зоваться выражением «спектральная плотность потока излучения» для обозна­чения мощности, приходящейся на единичный частотный интервал или на еди - нччный интервал длин волн.

Приблизительное распределение энергетического потока солнечного излуче­ния по различным спектральным диапазонам имеет следующий вид:

Инфракрасный диапазон и более длинные

волны(/< 400 ТГц, X > 750 нм)....................................................................

Видимый спектр (400 ТГц < /< 750 ТГц, 400 нм < Х < 750 нм) Ультрафиолетовое излучение и более высокие

частоты (/> 750 ТГц, X < 400 нм)

.46,3 %

44,6 %

9,1 %

Более детальное описание солнечного излучения представлено в табл. 10.1, в которой приведена доля солнечной постоянной G в частотном диапазоне,

лежащем выше заданного значения частоты / В графическом виде спект­ральное распределение мощности солнечного излучения представлено на рис. 10.1. Для сравнения на этом же рисунке показаны два спектральных распределения излучения абсолютно черного тела, имеющего температур 6000 К, соответствующих равным интервалам по длине волн и частоте изл> - чения. Оба этих распределения, хотя и описывают одно и то же излучение, но имеют максимумы в разных точках спектра. Для лучшего понимания этого факта решите задачу 10.5.

Частота ТГп

Рис. 10.1. Спектральное распределение плотности потока солнечного излучен-'• в сравнении со спектральным распределением абсолютно черно о тела

Все, о чем мы говорили выше, относится к солнечному излучению на ВН: птней границе земной атмосферы. Плотность потока солнечного излучения поверхности Земли из-за влияния атмосферы оказывается меньше, чем в & воздушном пространстве. Излучение с частотой выше 1000 ТГц (X < 300 на поглощается главным образом в верхних слоях атмосферы в результате фоте мических реакций, приводящих к фотоионизации и нагреву воздуха. Эта ча спектра содержит в себе всего около 1,3 % энергии потока солнечного излучен* Озоновый слой, находящийся на высоте около 25 км, поглощает большую часГ энергии высокочастотной части спектра, поскольку он практически непро цаем для ультрафиолетового излучения. Если бы плотность атмосферы во вег точках была равна её плотности на уровне моря, то толщина атмосферы б бы всего около 8 км, а озонового слоя около 2 мм.

Таблица 10.1. Характеристики плотности потока солнечного излучения. Доля от суммарной плотности энергетического потока (солнечной посто­янной G)

f ТГц

G

/, ТГц

G

f ТГц

G

/ ТГц

G

43

0,9986

176

0,9083

536

0,3180

779

0,0778

50

0,9974

188

0,8940

541

0,3120

789

0,0735

60

0,9951

200

0,8760

545

0,3050

800

0,0690

61

0,9948

214

0,8550

550

0,2980

811

0,0642

63

0,9945

231

0,8290

556

0,2900

822

0,0595

64

0,9941

250

0,7960

561

0,2830

833

0,0553

65

0,9938

273

0,7570

566

0,2760

845

0,0510

67

0,9933

300

0,7090

571

0,2690

857

0,0469

68

0,9929

316

0,6810

577

0,2630

870

0,0427

70

0,9923

333

0,6510

583

0,2560

882

0,0386

71

0,9918

353

0,6170

588

0,2490

896

0,0346

73

0,9913

375

0,5790

594

0,2420

909

0,0308

75

0,9905

400

0,5370

600

0,2350

923

0,0266

77

0,9899

405

0,5270

606

0,2280

938

0,0232

79

0,9891

411

0,5180

612

0,2200

952

0,0233

81

0,9883

417

0,5080

619

0,2130

968

0,0166

83

0,9874

423

0,4980

625

0,2060

984

0,0150

86

0,9863

429

0,4880

632

0,1980

1000

0,0130

88

0,9852

435

0,4780

638

0,1900

1017

0,0106

91

0,9839

441

0,4670

645

0,1820

1034

0,0085

94

0,9824

448

0,4560

652

0,1750

1053

0,0070

97

0,9808

455

0,4450

659

0,1670

1071

0,0059

100

0,9790

462

0,4330

667

0,1590

1091

0,0051

103

0,9772

469

0,4210

674

0,1510

1111

0,0042

107

0,9747

476

0,4090

682

0,1440

1132

0,0035

1 111

0,9721

484

0,3970

690

0,1370

1154

0,0029

115

0,9690

492

0,3840

698

0,1300

1176

0,0025

120

0,9657

500

0,3720

706

0,1240

1200

0,0021

125

0,9618

504

0,3650

714

0,1170

1224

0,0018

130

0,9571

508

0,3590

723

0,1100

1250

0,0016

136

0,9520

513

0,3520

732

0,1030

1277

0,0014

143

0,9458

517

0,3450

741

0,0970

1304

0,0011

150

0,9387

522

0,3390

750

0,0908

1333

0,0008

158

0,9302

526

0,3320

759

0,0860

1364

0,0006

167

0,9203

531

0,3250

769

0,0819

-

-

Несмотря на то что в природе солнечного излучения лежат различные физические механизмы, в целом оно приблизительно соответствует излучению абсолютно черного тела. Энергия, приходящаяся на единицу объема и единицу частотного интервала внутри полого абсолютно черного тела (Дж ■ м-3 • Гіг1), описывается законом Планк*.

d W _ %nh /3

d/ с3 ехр (/г/' А 7")- I ‘

В представленном выше выражении W — концентрация энергии в единице орбъема. Поток энергии равен произведению концентрации энергии на ско­рость света (аналогично потоку частиц, который равен произведению удельной концентрации частиц на их скорость). Поток энергии (Вт • м 2 • Гц-1), как бы сказано выше, равен плотности мощности излучения Р

d Р Ш /3

ОС -----------------------------------------------------------------

df с ехр (/г/. кТ) - 1 ’

В пересчете на единичный интервал длин волн (Вт • м 2 • м-1)

dP Г5

00 ; : . (.

сГк ехр [he кТ) -1

Описание спектра солнечного излучения как излучения абсолютно черно тела (АЧТ) приводит к наилучшему совпадению форм спектров при темпера! v - ре черного тела 6000 К и равенству значений интегральных плотностей поток излучения на расстоянии одной астрономической единицы (1360 Вт/м2) п температуре АЧТ, равной 5800 К.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.