что такое прямые солнечные лучи
Позиционирование солнечных модулей
Солнечные лучи, которые достигают поверхности Земли, подразделяют на два вида: прямые и рассеянные. Прямые солнечные лучи — это лучи, которые непосредственно с поверхности Солнца достигают поверхности Земли. Мощность прямого солнечного излучения зависит от чистоты атмосферы, высоты Солнца над линией горизонта (зависит от географической широты и времени дня), а также от положения поверхности по отношению к Солнцу. Рассеянные солнечные лучи поступают из верхних слоев атмосферы и зависят от того, каким образом прямые солнечные лучи отражаются от Земли и окружающей среды. Благодаря повторяющемуся процессу отражения между покрытой снегом поверхностью Земли и нижней стороной облаков мощность рассеянного солнечного излучения может достигать больших значений. Солнечные лучи несут с собой неиссякаемый поток солнечной энергии. Они постоянно доставляют на Землю большее количество энергии, чем нам сегодня необходимо Плотность солнечных лучей в космосе равняется примерно 1,4 кВт/м2. Из них около 30% отражается назад в космос, так и не достигнув Земли. На поверхности Земли плотность солнечных лучей составляет 1 кВт/м2.
Солнечные батареи должны быть ориентированы под определенным углом к горизонтальной поверхности. Это зависит от географического положения объекта. Небольшие отклонения от оптимальных значений не оказывают большого влияния на эффективность генерации, потому что в течение дня линия движения солнца проходит с востока на запад. При этом угол падения солнечных лучей будет постоянно меняться.
Линия движения солнца проходит с востока на запад. Наиболее эффективная работа солнечных модулей происходит при полном освещении модуля и перпендикулярном падении солнечных лучей на модуль. Солнечные батареи, как правило, устанавливаются на крыше при помощи монтажной конструкции в фиксированном положении, и не могут следовать за солнцем в течение дня. По этой причине Солнечные батареи не могут работать с полной отдачей в течение всего дня.
Так как на протяжении года Земля движется вокруг Солнца, также происходят сезонные изменения угла падения солнечных лучей на поверхность земли.
Обратная ситуация с углом наклона происходит в летний период. Чем меньше угол, тем лучше, естественно оптимальные углы зависят от Вашего географического местоположения. В идеале, крепить Солнечные баттреи лучше на конструкцию с изменяемым углом наклона или на треккер. Если нет возможности менять угол наклона дважды в год (лето/зима), то модули лучше закрепить под оптимальным углом, значение которого составляет среднее значение между оптимальным летним и зимним углом. Для каждой широты есть свой оптимальный угол наклона солнечных модулей.
Обычно принимается для весны и осени оптимальный угол наклона равным значению широты местности. Для зимы к этому значению прибавляется 10-15 градусов, а летом от этого значения отнимается 10-15 градусов. Поэтому обычно мы рекомендуем изменять угол наклона дважды в год лето/зима.
Небольшие отклонения до 5 градусов от оптимальных значений не существенно сказываются на эффективности генерации.
Предлагаем Вам рассмотреть 3 варианта монтажных конструкций солнечных модулей и наглядно показать эффективность применения таких решений. Смоделируем работу автономной энергосистемы в профессиональном ПО в условиях г. Москвы. Установленная мощность системы 1 кВт (6 Солнечных модулей мощностью 170 Ватт), ориентация на Юг.
Вариант 1. Фиксированный угол наклона.
Наиболее распространенный способ крепления солнечных панелей на крыше дома под углом 45 градусов.
Вариант 2. Сезонное изменение угла наклона лето/зима.
В том случае, если у Вас установлена система с изменяемым углом наклона лето/зима, Вы получаете прибавку сгенерированной электроэнергии около 10-12%, что является достаточно высоким показателем. Это особенно актуально в зимний период, когда использование АСЭ малоэффективно в условиях средней полосы.
Вариант 3. Использование треккера с отслеживанием оптимального угла по двум осям.
Данный способ является наиболее эффективным и дорогостоящим. В случае использования треккера, Вы можете получить около 50% дополнительной электроэнергии в течение года. Установка треккера практически невозможна на крыше дома. Треккеры бывают 2х типов. С отслеживанием угла по оси X и системы отслеживания по обеим осям X и Y. Треккеры представляют собой отдельно стоящие конструкции, которые, как правило, устанавливаются на земле. Принцип работы основан на фото датчике, который определяет оптимальный угол падения солнечных лучей.
Очевидно, что углы наклона и позиционирование солнечных модулей играют огромную роль в эффективности генерации. Поэтому мы настоятельно рекомендуем использовать конструкции с изменяемым углом наклона лето/зима.
Как защищаться от солнца
И сколько это стоит
Сгорая на солнце, мы каждый раз зарекаемся загорать и вообще выходить на улицу без солнцезащитного крема.
Но потом наступают холода, солнца начинает не хватать, и мы забываем о его пагубном воздействии. Пока снова не сгорим. Чтобы этого избежать, рассказываем, чем вредно солнце, когда нужно защищаться, а когда нет, а также какие средства нужны и сколько это стоит.
Зачем защищаться от солнца
Что такое UVA, UVB и UVC-лучи и как они действуют на кожу. Солнечный свет состоит из трех типов лучей — ультрафиолетовые лучи типа А, B и С. Все лучи типа С и большая часть лучей типа B поглощаются озоновым слоем и не доходят до поверхности земли. Оставшаяся часть лучей типа B и все лучи типа А не только достигают земли, но и проникают в кожу, приводя к неприятным последствиям. Вот как они это делают:
Ультрафиолетовое излучение — Центр по контролю и профилактике заболеваний США
Когда солнечный свет проникает в кожу, он действует сразу на несколько слоев — эпидермис и дерму.
Эпидермис состоит из плотно прилегающих друг к другу клеток кератиноцитов — кирпичей нашей кожи, которые защищают ее от окружающей среды. В нижней части эпидермиса расположены клетки меланоциты. Они производят пигмент меланин, отвечающий за цвет кожи. У людей со светлой кожей меланина мало, а у темнокожих — много.
Меланоциты кожи: биология и развитие — журнал «Достижения в области дерматологии и аллергологии»
Как определить фототип кожи. Из-за того, что у светлокожих людей меланина мало, у них выше риск солнечных ожогов и развития рака. При осмотре пациента и подсчете рисков дерматологи используют шкалу Фитцпатрика. Согласно ей существует шесть фототипов, которые зависят от цвета кожи и ее ответа на солнечное излучение.
Солнечный ожог — Новозеландское общество дерматологов
Фототипы кожи по Фитцпатрику
| Фототип | Внешность | Способность к загару | |
|---|---|---|---|
| I |  | Бледная кожа, голубые или карие глаза, светлые или рыжие волосы | Не загорает, сразу образуются ожоги |
| II |  | Светлая кожа, голубые глаза | Плохо загорает, легко сгорает |
| III |  | Более темный цвет кожи | Загар ложится после ожога |
| IV |  | Светло-коричневый цвет кожи | Легко загорает и минимально сгорает |
| V |  | Коричневый цвет кожи | Легко получает темный загар и редко сгорает |
| VI |  | Темно-коричневый или черный цвет кожи | Не сгорает, только получает темный загар |
Почему свет солнца плохо влияет на клетки кожи. Солнечный свет разрушает ДНК клеток кожи. ДНК — молекула-инструкция. Из нее клетка берет информацию о том, как ей работать. В ДНК из-за разных факторов постоянно происходят поломки, и клетки их чинят. Но когда повреждений слишком много, клетка не справляется и запускает режим самоуничтожения, чтобы на ее место пришла здоровая.
Иногда клетка не успевает залатать все поломки и продолжает работать. В таком случае поломки остаются в ДНК и передаются при делении другим клеткам. Когда эти поломки касаются информации о режиме деления и самоуничтожения, клетка может стать злокачественной: она будет постоянно делиться и отказываться умирать, формируя опухоль.
Солнечный свет воздействует на ДНК и повышает риск рака двумя путями: он создает поломки напрямую и опосредованно через создание форм активного кислорода, которые также называют свободными радикалами.
Активные формы кислорода — молекулы, которые содержат кислород и имеют свободный электрон. Из-за неспаренного электрона такие молекулы нестабильны и быстро вступают в реакцию с другими. Запускается процесс окисления: нарушаются молекулярные механизмы, клетки начинают гибнуть. Свободные радикалы нужны организму, но когда их слишком много, они начинают разрушать ДНК клеток, что увеличивает риск рака и преждевременного старения.
В основном к формированию большого количества свободных радикалов приводят ультрафиолетовые лучи типа А, проникающие в дерму: слой кожи, который находится под эпидермисом. Этот тип лучей также разрушает волокна коллагена и эластина, представляющие собой каркас кожи и поддерживающие ее упругость. Все это приводит к фотостарению — старению кожи, вызванному солнечным светом.
Уменьшить действие свободных радикалов способны антиоксиданты — химические соединения, которые отдают свой заряд свободным радикалам и при этом сами не становятся активными. К таким соединениям относятся витамины А, С, Е, ресвератрол и другие. Но средства с антиоксидантами не могут заменить солнцезащитный крем. Они уменьшают действие активных форм кислорода, но не блокируют попадание лучей в кожу, а потому не защищают от ожогов и других последствий.
Лучи типа А коварнее лучей типа B. Они не вызывают ожогов, поэтому нельзя оценить их внешнее воздействие. Фотостарение будет становиться заметнее лишь со временем. При этом лучи типа A не так сильно меняются в зависимости от времени суток, как ультрафиолетовые лучи типа B. Еще лучи типа А проходят через стекло.
Вред солнца для глаз
Большое количество солнечного света негативно влияет и на здоровье глаз. Ультрафиолетовые лучи повреждают ткани глаз, что увеличивает риск злокачественных заболеваний, ожога, катаракты и зарастания глаза конъюнктивой — прозрачной оболочкой.
Как понять, когда нужно защищаться от солнца
Что такое УФ-индекс. Стало понятно, что чрезмерное излучение вредит коже и может привести к заболеваниям. Но мазаться солнцезащитным кремом постоянно может быть нерационально, особенно если вы живете в местах, где солнца мало. Сейчас коротко расскажем об индексе, который поможет понять, когда нужно наносить солнцезащитный крем.
Когда самое опасное солнце. Величина УФ-индекса учитывает высоту над уровнем моря, широту, сезон, погоду, наличие отражающих поверхностей, время суток и количество озона. Чем выше вы находитесь, тем выше будет и индекс. От широты зависит угол падения солнечных лучей: на экваторе индекс выше, так как солнечные лучи падают почти под прямым углом, а по мере увеличения широты значение индекса будет снижаться.
Как победить выгорание
В летние месяцы больше солнца и больше излучения. Например, в Санкт-Петербурге пик солнечной активности приходится на июнь и июль. Облака задерживают часть солнечных лучей, поэтому в пасмурную погоду индекс ниже, чем в ясную. Снег отражает до 80% солнечных лучей, песок — до 15%, вода — 10%. Если вокруг много поверхностей, которые отражают свет, то и УФ-индекс будет выше.
Ночью из-за отсутствия солнца индекс равен 0, а максимальное значение индекса приходится на время пика солнечной активности.
Как узнать УФ-индекс. Самый простой способ — проверить его в приложении или на любом сайте с погодой. Если значение индекса 3 и выше, значит, защита нужна.
Как защищаться от солнца
Необходимая степень защиты от солнца на улице зависит от значения ультрафиолетового индекса. Чем выше индекс, тем больше мер требуется, чтобы уберечь кожу и глаза.
При индексе ниже 3 защиты не требуется, так как излучения слишком мало, чтобы оно могло навредить. В России такой индекс обычно в городах зимой. Если на улице при этом светит солнце, рекомендуется носить солнцезащитные очки. Использовать солнцезащитный крем и носить закрытую одежду при таком индексе стоит, если ваша кожа легко сгорает даже в таких условиях.
При индексе от 3 до 5 рекомендуется использовать солнцезащитный крем и носить закрытую одежду, а также оставаться в тени около полудня, когда солнце в зените.
Индекс 6—7. Всемирная организация здравоохранения рекомендует сократить время пребывания на улице с 10:00 до 16:00. Также следует носить закрытую одежду, солнцезащитные очки, шляпу или панаму и использовать солнцезащитный крем.
При индексе 11 и выше очень высок риск получить солнечный ожог даже за короткое время. Соблюдайте все меры предосторожности: избегайте солнца с 10:00 до 16:00, оставайтесь в тени, носите закрытую одежду, шляпу или панаму, солнцезащитные очки и используйте солнцезащитный крем.
Как защищаться от солнца при разном ультрафиолетовом индексе
| Степень излучения | Индекс | Меры защиты |
|---|---|---|
| Низкая | 1—2 | Носите солнцезащитные очки в яркие дни. Носите закрытую одежду и используйте санскрин, если ваша кожа легко сгорает даже при таком индексе |
| Умеренная | 3—5 | Используйте солнцезащитный крем и носите закрытую одежду. Оставайтесь в тени в обеденное время |
| Высокая | 6—7 | Сократите время на солнце с 10:00 до 16:00. Носите закрытую одежду, панаму или шляпу и солнцезащитные очки. Используйте солнцезащитный крем |
| Очень высокая | 8—10 | Старайтесь избегайте солнца с 10:00 до 16:00. Если не получается, оставайтесь в тени, носите закрытую одежду, панаму или шляпу и солнцезащитные очки, используйте солнцезащитный крем |
| Экстремальная | 11 и выше | Кожа может сгореть за минуты. Избегайте солнца с 10:00 до 16:00. Оставайтесь в тени, носите закрытую одежду, панаму или шляпу и солнцезащитные очки, используйте солнцезащитный крем |
Когда уровень SPF измеряют в лаборатории, используют лучи с одинаковой интенсивностью. В жизни интенсивность излучения и количество, которое может попасть на кожу, варьируются, поэтому индекс нельзя использовать, чтобы считать время для проведения на солнце.
Фактор, защищающий от солнца — Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США
Чем выше значение SPF, тем выше степень защиты от ультрафиолетовых лучей. Однако при этом разница в фильтрующей способности не сильно отличается между средствами с разными значениями SPF, если человек наносит достаточное количество средства — два миллиграмма на квадратный сантиметр кожи. Для лица это примерно 1 /3— 1 /4 чайной ложки, для тела — две столовые ложки.
В жизни большинство людей наносит солнцезащитного средства в три-четыре раза меньше рекомендуемого количества. Точно сказать, какой уровень SPF будет в этом случае, нельзя.
Нанесение солнцезащитного крема: теория и реальность — журнал «Фотодерматология, фотоиммунология и фотомедицина»
Можно ли вместо отдельного солнцезащитного крема использовать декоративную косметику с SPF?
На рынке косметики есть и декоративные средства с SPF. К ним относятся тональные средства, базы под макияж, BB- или CC-кремы. Такие продукты обычно разработаны для нанесения на кожу лишь в небольшом количестве, и этого недостаточно, чтобы обеспечить нужный уровень защиты. А если нанести тональное средство в таком же количестве, как и солнцезащитное, скорее всего, эффект вам не понравится.
Делайте макияж поверх солнцезащитного крема через 15 минут после его нанесения. Старайтесь не тереть кожу, а наносить макияж похлопывающими движениями, чтобы не нарушить защитный слой. Также на рынке косметики существуют оттеночные солнцезащитные кремы. Они могут заменить на лето тональный крем.
UVА-лучи и защита от них. Маркировка SPF предполагает лишь небольшую защиту от лучей типа А, поэтому для маркировки полной защиты от них используют другие обозначения в зависимости от страны и производителя. На солнцезащитных средствах, произведенных в США, Европе, Австралии, часто защита от лучей типа А обозначается как UVA в круге или фразой broad spectrum — широкий спектр.
При этом в разных странах разные критерии для оценки защиты от лучей типа А. Например, в США достаточно провести один тест, чтобы оценить эффективность солнцезащитного крема. В то время как Европа и Австралия требуют результаты двух разных тестов. Из-за этого не все средства, которые имеют обозначение broad spectrum в США, будут считаться таковыми в Европе и Австралии.
Также встречается маркировка PPD — persistent pigment darkening: она означает защиту от стойкого пигментного потемнения кожи, образующегося из-за воздействия лучей типа А.
Солнцезащитные фильтры. Это те ингредиенты, которые отвечают в средстве за защиту от ультрафиолетовых лучей. Солнцезащитные фильтры делят по действию на два типа: физические и химические, хотя правильнее называть их неорганические и органические. Раньше считалось, что неорганические фильтры работают «физически» за счет отражения света, а органические — «химически» за счет его поглощения.
К химическим — или органическим — фильтрам относятся все остальные. Есть много разных солнцезащитных средств, поэтому на рынке можно найти как только физические или только химические фильтры, так и их комбинации в одном продукте.
Существует миф, что органические фильтры нарушают работу гормонов и вызывают рак. Такой эффект был обнаружен у органического фильтра оксибензона в исследованиях на крысах. Но чтобы вызвать нарушение работы гормонов у человека при нанесении на кожу, нужно использовать солнцезащитный крем с оксибензоном ежедневно на протяжении 277 лет.
Какое солнцезащитное средство лучше — с физическими фильтрами или химическими?
Лучше то средство, которое не вызывает аллергию, подойдет под ваши нужды и вам будет приятно им регулярно пользоваться. Если вы собираетесь в отпуск и планируете много времени проводить на солнце, выбирайте водостойкие средства с максимальной степенью защиты от ультрафиолетовых лучей и не забывайте про другие меры защиты.
Если ваше время на улице ограничивается лишь передвижением до работы или кафе и обратно, небольшой прогулкой с собакой, то необязательно выбирать средство с максимальной защитой. Отдайте предпочтение средствам с SPF 30 с легкой текстурой. В любом случае не забывайте наносить достаточное количество продукта, чтобы кожа была равномерно защищена.
При выборе средства учитывайте тип вашей кожи. Обладателям жирной или комбинированной кожи больше подойдут легкие кремы, которые быстро впитываются. Людям с сухой кожей понравятся более плотные насыщенные текстуры. Если у вас чувствительная кожа, проверяйте, нет ли в составе фильтров, которые чаще других вызывают раздражение кожи и аллергию. Вот некоторые из них:
Такие фильтры чаще встречаются в средствах, произведенных в США. Также избегайте продуктов с отдушками в составе. Они обозначаются как perfume или fragrance.
Перед использованием средства на все лицо или тело нанесите сначала на небольшой участок и посмотрите, какой будет эффект. Если кожа краснеет и начинает чесаться, смойте средство и выберите другое.
Упаковка. Солнцезащитные средства есть в виде крема, а есть в виде стика или спрея. Отмерять нужное количество средства удобнее, если это крем. Стики имеют густую насыщенную консистенцию, похожую на гигиеническую губную помаду. Из-за этого они не так сильно скатываются в складки кожи, как кремы, и хорошо подходят для зоны вокруг глаз и для использования на очень сухой коже.
Но если у вас жирная кожа, склонная к появлению прыщиков, стики лучше не использовать, так как они могут спровоцировать появление новых высыпаний.
Спреи удобно наносить на кожу, но сложно отмерить нужное количество средства. Американское общество дерматологов рекомендует наносить средство, пока кожа не начнет блестеть. Брызгать спрей на лицо и шею не стоит, так как солнцезащитные фильтры негативно сказываются на здоровье легких при вдыхании. Побрызгайте крем на руки, а затем нанесите ими средство на кожу лица и шеи.
Солнечные излучения. Некоторые физические основы эффективного аккумулирования солнечной энергии солнечным соляным прудом
Осадчий Г.Б., инженер
Для определения основных и второстепенных факторов, влияющих на эффективность аккумулирования солнечной энергии солнечным соляным прудом, базовым модулем ряда систем и установок энергетики возобновляемых источников энергии (ВИЭ) [1], обратимся к рисунку 1 — где приведено параллельное и последовательное продвижение теплоты Солнца к горячему рассолу солнечного соляного пруда. А также происходящие изменения значений различных видов солнечного излучения и их суммарного значения на этом пути.
Рисунок 1 – Гистограмма изменения интенсивности солнечного излучения (энергии) на пути к горячему рассолу солнечного соляного пруда.
Для оценки эффективности активного использования различных видов солнечного излучения определимся с тем, какие из природных, техногенных и эксплуатационных факторов оказывают позитивное, а какие негативное влияние на концентрацию (увеличение поступления) солнечного излучения в пруд и аккумулирование его горячим рассолом.
Земля и атмосфера получают от Солнца в год 1,3∙10 24 кал тепла. Оно измеряется интенсивностью, т.е. количеством лучистой энергии (в калориях), которое поступает от Солнца за единицу времени на площадь поверхности, перпендикулярную солнечным лучам.
Лучистая энергия Солнца доходит до Земли в виде прямой и рассеянной радиации, т.е. суммарной. Она поглощается земной поверхностью и превращается в тепло не полностью, часть её теряется в виде отраженной радиации.
Прямая и рассеянная (суммарная), отраженная и поглощенная радиация относятся к коротковолновой части спектра. Наряду с коротковолновой радиацией к земной поверхности поступает длинноволновое излучение атмосферы (встречное излучение), в свою очередь земная поверхность излучает длинноволновую радиацию (собственное излучение).
Прямое солнечное излучение относится к основному природному фактору поступления энергии к водной поверхности солнечного соляного пруда.
Солнечная радиация, поступающая на деятельную поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от диска Солнца, называется прямой солнечной радиацией.
Прямая солнечная радиация относится к коротковолновой части спектра (с длинами волн от 0,17 до 4 мкм, фактически земной поверхности достигают лучи с длиной волны от 0,29 мкм)
Солнечный спектр можно разделить на три основных области:
• ультрафиолетовое излучение ( λ 0,7 мкм) — 46 % интенсивности. Ближняя инфракрасная область (0,7 мкм 12 мкм) солнечного излучения практически не поступает на Землю [2].
С точки зрения применения солнечной энергии на Земле следует учитывать только излучение в интервале длин волн 0,29 – 2,5 мкм
Большая часть солнечной энергии за пределами атмосферы приходится на диапазон длин волн 0,2 – 4 мкм, а на поверхности Земли — на диапазон 0,29 – 2,5 мкм [3].
Проследим, как перераспределяются, в общем виде, потоки энергии, которую дает Земле Солнце. Возьмем 100 условных единиц солнечной мощности (1,36 кВт/м 2 ), попадающей на Землю, и проследим за их путями в атмосфере. Один процент (13,6 Вт/м 2 ), короткий ультрафиолет солнечного спектра, поглощается молекулами в экзосфере и термосфере, разогревая их. Ещё три процента (40,8 Вт/м 2 ) ближнего ультрафиолета поглощаются озоном стратосферы. Инфракрасный хвост солнечного спектра (4 % или 54,4 Вт/м 2 ) остается в верхних слоях тропосферы, содержащей пары воды (выше водяного пара практически нет).
Оставшиеся 92 доли солнечной энергии (1,25 кВт/м 2 ) приходятся на «окно прозрачности» атмосферы 0,29 мкм 2 ), преимущественно в синей видимой части спектра, рассеиваются воздухом, придавая голубой цвет небу. Прямые солнечные лучи — оставшиеся 47 процентов (639,2 Вт/м 2 ) начального светового потока — достигают поверхности. Она отражает примерно 7 процентов (95,2 Вт/м 2 ) из этих 47 % (639,2 Вт/м 2 ) и этот свет по пути в космос отдает ещё 3 единицы (40,8 Вт/м 2 ) диффузному рассеянному свету неба. Сорок же долей энергии солнечных лучей, и ещё 8 от атмосферы (всего 48 или 652,8 Вт/м 2 ) поглощаются поверхностью Земли, нагревая сушу и океан.
Рассеянная в атмосфере световая мощность (всего 48 долей или 652,8 Вт/м 2 ) частично поглощается ею (10 долей или 136 Вт/м 2 ), а остальное распределяется между поверхностью Земли и космосом. В космическое пространство уходит больше, чем попадает на поверхность, 30 долей (408 Вт/м 2 ) наверх, 8 долей (108,8 Вт/м 2 ) вниз.
Это была описана общая, осредненная, картина перераспределения солнечной энергии в атмосфере Земли. Однако, она не позволяет решать частные задачи использования солнечной энергии для удовлетворения потребностей человека в конкретной зоне его проживания и трудовой деятельности и вот почему.
Атмосфера Земли лучше отражает косые солнечные лучи, поэтому часовая инсоляция на экваторе и в средних широтах намного больше чем в высоких.
Значениям высоты Солнца (возвышениям над горизонтом) 90, 30, 20, и 12 ⁰ (воздушная (оптическая) масса (m) атмосферы соответствует 1, 2, 3, и 5) при безоблачной атмосфере соответствует интенсивность около 900, 750, 600 и 400 Вт/м 2 (при 42 ⁰ — m = 1,5, а при 15 ⁰ — m = 4). В действительности полная энергия падающего излучения превышает указанные значения, поскольку она включает не только прямую составляющую, но и рассеянную при воздушных массах 1, 2, 3 и 5 величина рассеянной составляющей интенсивности излучения на горизонтальную поверхность при этих условиях соответственно равна 110, 90, 70 и 50 Вт/м 2 (с коэффициентом 0,3 – 0,7 для вертикальной плоскости, т. к. видна только половина неба). Кроме того, на участках небосклона близких к Солнцу, присутствует «околосолнечный ореол» в радиусе ≈ 5⁰.
В таблице 1 приведены данные по инсоляции для различных регионов Земли.
Таблица 1 – Инсоляция прямой составляющей по регионам для чистой атмосферы
Из таблицы 1 видно, что дневное количество солнечного излучения максимально не на экваторе, а вблизи 40 ⁰. Подобный факт также является следствием наклона земной оси к плоскости её орбиты. В период летнего солнцестояния Солнце в тропиках почти весь день находится над головой и продолжительность светового дня — 13,5 часов, больше чем на экваторе в день равноденствия. С повышением географической широты продолжительность дня возрастает, и хотя интенсивность солнечного излучения при этом уменьшается, максимальное значение дневной инсоляции приходится на широту около 40 ⁰ и остается почти постоянным (для условий безоблачного неба) вплоть до полярного круга.
Первые данные, о прозрачности атмосферы на Байкале были получены В.В. Буфалом в 1964г. Он показал, что значения прямой солнечной радиации над Байкалом в среднем на 13 % выше, чем в Иркутске. Средний спектральный коэффициент прозрачности атмосферы на Северном Байкале в летний период составляет для красного, зеленого и синего фильтров соответственно 0,949, 0,906, 0,883. В летний период атмосфера более неустойчива в оптическом отношении, чем зимой, и эта неустойчивость значительно меняется от дополуденных к послеполуденным часам. В зависимости от годового хода ослабления водяным паром и аэрозолями меняется и их вклад в общее ослабление солнечной радиации. В холодную часть года основную роль играют аэрозоли, в теплую — водяной пар. Байкальская котловина и озеро Байкал отличаются сравнительно высокой интегральной прозрачностью атмосферы. При оптической массе m = 2 средние значения коэффициента прозрачности колеблются от 0,73 (летом) до 0,83 (зимой) При этом межсуточные изменения интегральной прозрачности атмосферы велики, особенно в полуденные часы — от 0,67 до 0,77 [4].
Аэрозоли существенно снижают поступление в акваторию пруда прямого солнечного излучения, причем они поглощают в основном излучение видимого спектра [1], с той длиной волны, которая беспрепятственно проходит пресный слой пруда, и это для аккумулирования прудом солнечной энергии имеет большое значения. (Слой воды толщиной 1 см практически непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны более 1 мкм). Поэтому вода толщиной в несколько сантиметров используется как теплозащитный фильтр. Для стекла длинноволновая граница пропускания инфракрасного излучения составляет — 2,7 мкм.
Большое количество частиц пыли, беспрепятственно переносимое по степи также снижает прозрачность атмосферы.
Электромагнитное излучение испускают все нагретые тела, причем, чем холоднее тело, тем меньше интенсивность излучения и тем дальше в длинноволновую область смещен максимум его спектра. Существует очень простое соотношение λmax×Τ=c¹[ с¹= 0,2898 см∙град. (закон Вина)], с помощью которого легко установить, где находится максимум излучения тела с температурой Τ (⁰К). Например, человеческое тело, имеющее температуру 37 + 273 = 310 ⁰К, испускает инфракрасные лучи с максимумом вблизи значения λmax = 9,3 мкм [5]. А стенки, например, гелиосушилки, с температурой 90 ⁰С будут испускать инфракрасные лучи с максимумом вблизи значения λmax = 8 мкм.