Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

СОЛНЦЕ И СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Можно сказать, что источником различных форм жизни на Земле является тепловая и световая энергия, получаемая от Солнца. Прежде чем говорить о солнечной энергии, доходящей до Земли, коснемся химической природы Солнца.

Солнце представляет собой огромное скопление газов с высокой температурой, главной составной частью которых явля­ется водород. Считают, что в результате ядерных реакций синте­за из ядер водорода в конечном итоге образуются ядра гелия и одновременно выделяется огромное количество энергии. Внут­ри Солнца температура, как считают некоторые исследователи, достигает 15 700 К (абсолютная температура). Давление газов предположительно 300 000 млн атм. В таких условиях ядра атомов водорода соединяются с углеродом и азотом и только затем образуют ядра атомов гелия, что сопровождается выделе­нием коротковолнового гамма-излучения, имеющего очень

Малую длину волны. При распространении от центра Солнца к его поверхности гамма-излучение претерпевает различные видо­изменения - поглощается газами и образуется вновь. У этого вновь возникающего излучения длина волны значительно боль­ше, и оно превращается в рентгеновское и ультрафиолетовое излучения. В итоге образуется генерируемое Солнцем в косми­ческое пространство электромагнитное излучение, например видимое и инфракрасное.

Судя по измерениям, сделанным с поверхности Земли, темпе­ратура поверхности Солнца достигает приблизительно 6000 К, причем диаметр Солнца примерно в 100 раз больше, чем диаметр Земли, и составляет около 1 400 000 км. Объем Солнца более чем

РИС. 1.6. ФОРМИРОВАНИЕ СОЛНЕЧНОГО к ИЗЛУЧЕНИЯ Т

1 — центральная часть; 2 — слой, излучающий тепловую энергию; 3 — внешний слой; 4 — ко­рона; 5 — гамма-кванты; 6 — рентгеновское излу­чение; 7 — ультрафиолетовое излучение

В 1 млн раз превышает объем Земли. Земля удалена от Солнца примерно на расстояние 150 млн км. Лучи, идущие от Солнца, доходят до Земли за 8 мин (скорость света 300 ООО км/с).

Суммарный поток солнечного излучения составляет 9,138 х х 1025 кал/с. Среднее за год значение потока энергии излуче­ния, поступающего на площадку 1 см^, находящуюся за предела­ми земной атмосферы, равно приблизительно 1,95 кал/мин и называется солнечной постоянной.

Однако в земной атмосфере даже в ясную погоду происходят поглощение, рассеяние и отражение солнечного излучения, обусловленные скоплением различных микрочастиц, туманами и облаками, в результате чего до Земли доходит около 70% всей исходящей от Солнца энергии, так что на поверхности Земли

РИС. 1.8. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА СОЛНЕЧ­НОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОВЕРХ­НОСТИ ЗЕМЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

— плотность потока излучае­мой энергии, Вт/(см^-мкм); 1 — солнечное излучение вне земной атмосферы; 2 — излучение "черно­го тела" с температурой 6000 К; 3 — солнечное излучение на уровне моря; Д — длина волны, мкм

Поток солнечного излучения, поступающего на площадку 1 м2, перпендикулярную солнечным лучам, уменьшается до 1 кВт или 860 ккал/ч.

На рис. 1.8 показано распределение по длинам волн плотнос­ти потока солнечного излучения, достигающего поверхности Земли; значительная доля энергии излучения приходится на область спектра, расположенную в окрестностях длины волны 0,55 мкм. Излучение с длиной волны менее 0,4 мкм соответст­вует ультрафиолетовой части спектра. Излучение с длиной волны в пределах от 0,4 до 0,75 мкм приходится на видимый диапазон спектра, а излучение с длиной волны более 0,75 мкм образует инфракрасную область спектра. Поток солнечного излучения представлен после того, как он претерпел изменения вследствие поглощения водяными парами (Н2О) и озоном (О3).

Интенсивность солнечного излучения, приходящего на по­верхность Земли, меняется в зависимости от длины волны, и знание этой спектральной зависимости имеет важное значение для технических средств использования солнечной энергии на Земле. Обычно, когда мы говорим о солнечном излучении, то имеется в виду радиация Солнца, достигшая поверхности Земли.