什么是太阳光照?(solar insolation?)

太阳日照是对到达某一表面的太阳能量的测量,或称辐照度,在某一特定表面上随着时间的推移。有关的表面可以是任何暴露在阳光下的东西,从地球上的一个特定物体或位置到小型空间飞行物体,如人造卫星到整个星球的表面。地球上某一地区的太阳光照取决于它与赤道的距离,它的天气状况,以及一天中的时间和年份。它对地球上生命的持续存在至关重要,因为植物依靠来自太阳的能量生存,同时也是建造和定位利用太阳能发电的设备的重要因素...
Solar insolation is an important consideration for solar power generation.

太阳日照是对到达某一表面的太阳能量的测量,或称辐照度,在某一特定表面上随着时间的推移。有关的表面可以是任何暴露在阳光下的东西,从地球上的一个特定物体或位置到小型空间飞行物体,如人造卫星到整个星球的表面。地球上某一地区的太阳光照取决于它与赤道的距离,它的天气状况,以及一天中的时间和年份。它对地球上生命的持续存在至关重要,因为植物依靠来自太阳的能量生存,同时也是建造和定位利用太阳能发电的设备的重要因素。

通常以每平方米瓦特为单位,一个地区在较长时间内的平均太阳日照量通常以每天每平方米千瓦时的形式给出。瓦特是功率的标准公制单位,或时间上的能量;一瓦特的功率等于每秒一焦耳的能量。一千瓦小时,这个术语最常用于发电,足够在一小时内产生1,000瓦的输出能量,或3,600,000焦耳(3.6兆焦耳)。

一个表面越直接面对太阳,它的太阳光照就越高。当太阳光以90度角照射时,会产生最大的太阳光照度。角度越小,日照量就越少,因为较小的角度可以将相同数量的辐射能量分散到更大的区域。这就是为什么地球赤道周围地区是地球上最温暖的地方,而极地地区则是最寒冷的地方,因为那里接受的阳光最直接。这也是造成季节变化的原因,因为地球的轴线倾斜,意味着在一年中到达地球某一部分的阳光角度会发生变化。这也是为什么某一天的温度会在太阳正午前后达到顶峰,此时太阳在天空中处于最高点,然后在一天的晚些时候随着太阳下降到接近地平线的位置而降低。

在一年的时间里,地球外部大气层的太阳直射光总量平均为每平方米1,366瓦,角度为90度,其中大部分是以可见光的形式。阳光通过大气层时的衰减,使其到达地球表面时,以90度角计算,每平方米约为1,000瓦特。这个数字随着人向高纬度地区移动而稳步下降,并在一天中离太阳正午更远的时间段下降,在夜间几乎降至零。整个地球一年中的平均日照量约为每平方米250瓦特。

由于地方因素,纬度相近的地区在平均日照方面仍有很大差异。一个地区的日照可以因干扰阳光的大气条件而进一步减少,如云或大气中的雾霾。日照量在高海拔地区上升,因为有较少的大气层可供太阳辐射通过并被削弱。对不同地点的太阳辐射量的测量,可以汇编成一张专门的地图,称为日照图。

太阳能发电在很大程度上依赖于日照量。干旱或半干旱地区通常是太阳能发电站的所在地,以尽量减少云层对太阳辐射的干扰,并尽可能建在高海拔地区。光伏太阳能电池板的安装角度旨在使进入的阳光尽可能地接近90度角,以最大限度地提高接收的电力。这方面的最佳角度根据地理位置和一年中的时间而有所不同。

一个地区的日照量也可以在建筑设计中加以利用。例如,建筑物面向赤道一侧的大窗户,在冬季太阳在天空中的位置较低时,会有更多的光线和热量进入,而在夏季太阳在天空中的位置较高时,则相对较少。这可以缓和建筑物内的季节性极端温度,使其更加舒适,并减少供暖或空调所需的能源量。

  • 发表于 2022-02-10 14:07
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  • 分类:科学

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