Promieniowanie słoneczne: Różnice pomiędzy wersjami

Usunięte 147 bajtów ,  3 lata temu
m
[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
(Lit.)
Znaczniki: Z urządzenia mobilnego Z wersji mobilnej
m (WP:SK+Bn)
{{Dopracować|Właściwości promieniowania słonecznego}}
[[Plik:Solar radiation Langley 1903.png|250px|thumb|250px|Bolograf Langleya z 1903 z błędnie podaną [[stała słoneczna|stałą słoneczną]] 2.54 kalorie/minutę/centymetr kwadratowy.]]
'''Promieniowanie słoneczne''' – strumień [[Promieniowanie elektromagnetyczne|fal elektromagnetycznych]] i [[cząstka elementarna|cząstek elementarnych]] ([[promieniowanie korpuskularne]]) docierający ze [[Słońce|Słońca]] do [[Ziemia|Ziemi]].
Natężenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery określone jest przez [[stała słoneczna|stałą słoneczną]]. Wielkość ta jest zdefiniowana dla średniej odległości Ziemia-Słońce i wynosi około 1366,1 W/m<sup>2</sup>. Natężenie promieniowania słonecznego zmienia się w cyklu rocznym ze względu na zmiany odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem w zakresie ±3,4%. Chwilowa wartość natężenia promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery może być wyznaczona ze wzoru
 
Natężenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery określone jest przez [[stała słoneczna|stałą słoneczną]]. Wielkość ta jest zdefiniowana dla średniej odległości Ziemia-Słońce i wynosi około 1366,1 W/m<sup>2</sup>². Natężenie promieniowania słonecznego zmienia się w cyklu rocznym ze względu na zmiany odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem w zakresie ±3,4%. Chwilowa wartość natężenia promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery może być wyznaczona ze wzoru
:: <math>F=F_{\rm 0}F_0\left[1+0{,}034 \cdot \cos\left(2\pi\frac{{dn}-3}{365}\right)\right],</math>
 
gdzie:
gdzie <math>F_{\rm 0}</math> oznacza [[stała słoneczna|stała słoneczną]], ''dn'' określa kolejny dzień roku ''dn''&nbsp;=&nbsp;1 pierwszy stycznia; ''dn''&nbsp;=&nbsp;2 drugi stycznia; ''dn''&nbsp;=&nbsp;32 pierwszy lutego itd.
: <math>F_0</math> – [[stała słoneczna]],
: <math>dn</math> – kolejny dzień roku (np. <math>dn = 1</math> – pierwszy stycznia, <math>dn = 2</math> – drugi stycznia, <math>dn = 32</math> – pierwszy lutego itd.).
 
Wpływ aktywności Słońca na natężenie promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi jest znacząco mniejszy i średnio w cyklu 11 letnim sięga około 0,1%.
 
W spektrum promieniowania słonecznego wyróżniamy następujące zakresy:
* ultrafiolet C z zakresem fal od 100 do 280&nbsp;nm,
* ultrafiolet B z zakresem fal od 280 do 315&nbsp;nm,
* ultrafiolet A z zakresem fal od 315 do 400&nbsp;nm,
* [[światło widzialne]] z zakresem fal od 400 do 700&nbsp;nm (cały zakres światła słonecznego odbierany jest przez człowieka jako światło białe)<ref name="Tablice">{{Cytuj książkę | tytuł = Matematyka, fizyka i astronomia. Tablice WSiP |url = {{Google Books|8P4uiiTT7nQC|strony=178|link=tak}}|wydawca = WSiP| miejsce = Warszawa | data = 2004 | strony = 178 | isbn = 9788302088926 | url = {{Google Books|8P4uiiTT7nQC|strony=178|link=tak}}}}</ref><ref>{{Cytuj książkę | autor = Zbigniew Raszewski, Jerzy Zieliński, Tomasz Kostrzyński | tytuł = Skrypt do ćwiczeń rachunkowych z fizyki ogólnej | wydawca = WAT | miejsce = Warszawa | data = 2000 | strony = 99 | rozdział = Optyka | adres rozdziału= http://www.wtc.wat.edu.pl/images/dydaktyka/fizyka/fizyka-rach/fizyka10zr.pdf}}</ref>,
* bliska podczerwień z zakresem fal od 700 do 1400&nbsp;nm,
* środkowa podczerwień z zakresem fal od 1400 do 4000&nbsp;nm.
 
Promieniowania słoneczne, przechodząc przez [[atmosfera|atmosferę]], ulega osłabieniu wskutek procesów [[Absorpcja (optyka)|absorpcji]] i [[Rozpraszanie światła|rozpraszania]]. Wyznaczenie natężenie promieniowania słonecznego lub [[radiancja|radiancji]] docierającej do powierzchni ziemi wymaga rozwiązania [[Transport promieniowania|równania transferu promieniowania]] w atmosferze. Wyniki takich symulacji oraz obserwacji wskazują, że około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 50% energii dociera do powierzchni Ziemi. Wartości te odnoszą się do całego globu i lokalnie mogą znacząco się różnić.
 
== Położenie Słońca na sferze niebieskiej ==
Natężenie promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni [[Ziemia|Ziemi]] zależy od położenia [[Słońce|Słońca]] na [[sfera niebieska|sferze niebieskiej]] oraz własności optycznych [[atmosferaAtmosfera ziemskaZiemi|atmosfery]]. Położenie Słońca opisywane przez współrzędne układu sferycznego: [[Azymut geograficzny|kąt azymutalny]], oraz [[zenit (astronomia)|kąt zenitalny]]. Zamiast [[zenit (astronomia)|kąta zenitalnego]] ([[kąt padania]]) stosuje się również [[kąt elewacyjny]] liczony od płaszczyzny [[horyzont]]u. W przypadku powierzchni horyzontalnych natężenie promieniowania słonecznego zależy jedynie od [[zenit (astronomia)|kąta zenitalnego]]. Kąt ten w wybranym punkcie powierzchni Ziemi zależy od czasu słonecznego, szerokości geograficznej. Przy dokładnym określaniu kąta padania promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi uwzględnić trzeba eliptyczność orbity oraz kształt [[geoida|geoidy]], jak również [[refrakcja atmosferyczna|refrakcję atmosferyczną]] (zakrzywienie promieniowania słonecznego w [[atmosfera|atmosferze]]). Położenie [[Słońce|Słońca]] na [[sfera niebieska|sferze niebieskiej]] wyznacza się na ogół na podstawie modeli. W szczególnych przypadkach położenie Słońca może być określone analitycznie.
 
W momencie górowania dziennego, w wybranych dniach roku kąt elewacyjny określają wzory:
* [[21 marca]] i [[23 września]] gdy słońce jest w [[Zenit (astronomia)|zenicie]] nad [[równik]]iem obliczamy ze wzoru <math>h = 90^\circ - \varphi{:}</math>
 
'''Półkulapółkula północna:'''
* [[22 czerwca]], gdy słońce jest w zenicie nad [[zwrotnik (geografia)|zwrotnikiem]] Raka: <math>h ''h&nbsp;=&nbsp;'' 90°''&nbsp;−&nbsp;φ&nbsp;^\circ - \varphi +&nbsp;'' 23°27'''^\circ27',</math>
* [[22 grudnia]], czyli wtedy, kiedy słońce jest w zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca: <math>h ''h&nbsp;=''&nbsp; 90°''&nbsp;−&nbsp;^\circ - (φ&nbsp;\varphi +&nbsp;'' 23°27''^\circ27')'',</math>
 
'''Półkulapółkula południowa:'''
W momencie górowania dziennego, w wybranych dniach roku kąt elewacyjny określają wzory:
* [[2122 marca]] i [[23 wrześniaczerwca]], gdy słońce jest w [[Zenit (astronomia)|zenicie]] nad [[równik]]iemzwrotnikiem obliczamyRaka: ze<math>h wzoru= ''h&nbsp;=&nbsp;''90°''&nbsp;−&nbsp;φ'^\circ - (\varphi + 23^\circ27'),</math>
* [[22 grudnia]], wtedy, kiedy słońce jest w zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca: ''<math>h''&nbsp; =&nbsp; 90°&nbsp;−&nbsp;''φ''&nbsp;^\circ - \varphi +&nbsp; 23°27^\circ27',</math>
'''Półkula północna:'''
* [[22 czerwca]], gdy słońce jest w zenicie nad [[zwrotnik (geografia)|zwrotnikiem]] Raka ''h&nbsp;=&nbsp;''90°''&nbsp;−&nbsp;φ&nbsp;+&nbsp;''23°27''''
* [[22 grudnia]], czyli wtedy, kiedy słońce jest w zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca ''h&nbsp;=''&nbsp;90°''&nbsp;−&nbsp;(φ&nbsp;+&nbsp;''23°27''')''
'''Półkula południowa:'''
* [[22 czerwca]], gdy słońce jest w zenicie nad zwrotnikiem Raka ''h&nbsp;=&nbsp;''90°''&nbsp;−&nbsp;(φ&nbsp;+&nbsp;''23°27''')''
* [[22 grudnia]], wtedy, kiedy słońce jest w zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca ''h''&nbsp;=&nbsp;90°&nbsp;−&nbsp;''φ''&nbsp;+&nbsp;23°27'
 
gdzie:
*: ''φ''<math>\varphi</math> oznacza [[Szerokośćszerokość geograficzna|szerokość geograficzną]],
*: ''<math>h''</math> oznacza kąt elewacyjny promieni słonecznych na szerokości geograficznej ''φ''<math>\varphi.</math>
 
== Zobacz też ==
* [[Światłopromieniowanie widzialnerozproszone]]
* [[Promieniowanieświatło rozproszonewidzialne]]
 
== Przypisy ==
* [http://www.nrel.gov/midc/solpos/ Kalkulator położenia Słońca]
* [http://jamesrbass.com/sunform.aspx Kalkulator kąta zenitalnego i azymutalnego Słońca]
* [http://www.volker-quaschning.de/datserv/sunpos/index_e.html Modele do wyznaczania położenia Słońca].
* [http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/kody/sunpos.m Funkcja w Matlabie do wyznaczania położenia Słońca]