Cara Menghitung Insolasi Matahari

Isi

• Perhitungan Insolasi Matahari
• Massa Udara dalam Insolasi Matahari
• Metode Perhitungan Insolasi Surya Lainnya
• Properti Terkait Insolasi Matahari
• Perhitungan Radiasi Matahari vs. Insolasi
• Penggunaan Penelitian Surya Insolation

Melangkah keluar dan membiarkan sinar matahari jatuh ke wajah Anda adalah perasaan yang baik. Mencari tahu seberapa banyak sinar matahari sebenarnya berarti menghitung sesuatu yang disebut insolasi matahari. Insolasi matahari juga memberi Anda cara untuk menentukan pelapukan fisik di daerah kering seperti gurun.

Perhitungan Insolasi Matahari

Insolasi matahari adalah jumlah radiasi matahari di atas ukuran luas permukaan dari waktu ke waktu. Generator fotovoltaik yang membuat energi listrik dari insolasi mengukur sinar matahari masuk sebagai radiasi rata-rata dalam kilowatt per meter persegi (kW / m²).

Terkadang variasi lain yang menggunakan komponen waktu digunakan, kilowatt-jam melebihi kilowatt-tahun puncak kWh / (kWp * tahun). Ini berarti Anda dapat membuat formula radiasi matahari dengan mengukur kekuatan sinar matahari pada area tertentu melalui jumlah waktu tertentu.

Para ilmuwan juga menggunakan istilah ini aliran untuk merujuk pada radiasi matahari per unit area horizontal di wilayah tertentu. Ini mirip dengan fluks magnet, jumlah medan magnet yang melewati permukaan dua dimensi, tetapi, dalam hal ini, fluks insolasi matahari juga bervariasi tergantung pada seberapa jauh Bumi.

Anda dapat mengukur kerapatan fluks di ujung atmosfer dengan F = F_HAI x cosθ₀ untuk F_HAI kerapatan fluks matahari pada titik tertinggi atmosfer dan sudut puncak matahari θ₀, sudut antara zenith Anda dan pusat cakram Suns. Zenith Anda adalah garis lurus lurus ke atmosfer ketika Anda berdiri di suatu tempat di Bumi.

Insolasi matahari juga dapat diukur sebagai f_lux dibagi dengan luas permukaan horizontal_. Kuantitas ini juga digunakan dalam menghitung laju di mana energi dari matahari mencapai permukaan bumi. Formula iradiasi matahari telah menunjukkan kepada para ilmuwan bahwa radiasi matahari pada titik tertinggi atmosfer berubah sekitar 7% sepanjang tahun dari 1,412 kW / m² pada bulan Januari hingga 1,321 kW / m² pada bulan Juli, karena bagaimana Bumi bergerak lebih dekat dan lebih jauh dari matahari.

Massa Udara dalam Insolasi Matahari

Anda juga dapat menentukan komponen langsung radiasi matahari dengan rumus 1,353 x 0,7^M. untuk faktor massa udara M. yang mana (1 / cosθ₀)^.678 untuk sudut puncaknya θ₀. Itu massa udara adalah proporsi dari seberapa banyak atmosfer yang harus dilalui cahaya matahari pada satu saat dan berapa banyak atmosfer yang harus dilalui oleh sinar matahari jika matahari secara langsung didengar.

Ini berarti, jika matahari berada tepat di atas kepala Anda, massa udara akan menjadi 1 karena kedua nilai proporsinya akan sama. Ketika matahari sangat tinggi di langit, nilai untuk cos θ__0 relatif kecil dan dapat diabaikan.

Itu langsung bagian dari radiasi matahari adalah berapa banyak radiasi yang berasal langsung dari matahari. Radiasi yang tersebar adalah seberapa banyak langit dan atmosfer menyebarkan radiasi. Radiasi yang dipantulkan adalah jumlah yang dipantulkan kembali oleh badan air di Bumi.

Metode Perhitungan Insolasi Surya Lainnya

Anda dapat menggunakan Perhitungan online Insolation Surya oleh Pendidikan PV untuk menghitung insolasi surya. Pastikan Anda memahami variabel dan persamaan di balik kalkulator. Kalkulator insolasi apa pun seperti ini memperhitungkan posisi matahari di ruang angkasa dan insolasi matahari maksimum pada permukaan pada sudut tertentu.

Kalkulator menggunakan insolasi matahari sebagai faktor yang tergantung pada garis lintang dan hari dalam setahun. Ini memungkinkannya melakukan perhitungan dengan memperhitungkan teori tata surya serta hasil eksperimen.

Properti Terkait Insolasi Matahari

Pengamatan sinar matahari ini memberi para ilmuwan jumlah lain yang dapat mereka hitung seperti konstanta matahari S, yang diberikan oleh S = F_HAI(r / r₀) x cosθ__₀ _dengan jarak saat ini antara matahari dan Bumi _r dan jarak rata-rata antara matahari dan Bumi r₀. Ini memberikan para ilmuwan cara yang lebih mudah untuk menentukan bagaimana gerakan antara matahari dan Bumi mempengaruhi sinar matahari. S

kerapatan fluks olar F juga dapat dihitung sebagai perubahan pemanasan matahari pada titik tertinggi atmosfer per satuan luas atas perbedaan waktu, yang diberikan oleh dQ / dt. Ini berkaitan dengan rekayasa sel surya yang memanfaatkan perubahan sinar matahari sepanjang hari dalam menghasilkan energi listrik.

Kalkulator yang lebih maju dan bernuansa dapat mempertimbangkan fitur spesifik akun seperti efek cuaca untuk memprediksi insolasi matahari pada berbagai hari. Sifat berguna lainnya dari sinar matahari termasuk Direct Normal Irradiance (DNI), jumlah radiasi matahari yang dialami suatu objek atau area melebihi ukuran area itu sendiri.

Sinar matahari yang masuk harus tegak lurus ke permukaan saat melakukan perhitungan ini. Faktor-faktor ini, seperti insolasi matahari, bergantung pada atmosfer, sudut matahari dan jarak antara matahari dan Bumi sehingga perhitungan yang lebih maju dapat menggambarkannya untuk membuat pengukuran yang lebih bermakna.

Perhitungan Radiasi Matahari vs. Insolasi

Saat menggunakan kalkulator untuk memberi Anda nilai insolasi matahari, Anda harus memahami fisika yang mendasari di balik insolasi surya itu sendiri. Ada beberapa persamaan matematika sederhana yang dapat menggambarkan insolasi matahari. Ini dapat membantu Anda mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana insolasi surya digunakan dalam bidang studi yang memanfaatkan kekuatan sinar matahari.

Insolasi matahari terkait erat dengan radiasi matahari itu sendiri, tetapi insolasi memberi Anda cara yang lebih tepat untuk menghitung radiasi pada satu objek yang relevan dengan energi daripada hanya melakukan pengukuran sinar matahari itu sendiri.

Radiasi matahari adalah cahaya elektromagnetik yang datang langsung dari matahari. Ini umumnya berkisar dari cahaya tampak ke sinar ultraviolet dan dalam beberapa kasus bahkan meluas ke sinar-X dan gelombang inframerah. Ini berarti radiasi matahari memberi Anda cara yang andal untuk menentukan cahaya yang mendukung kehidupan di Bumi. Atmosfer yang mengelilingi planet ini biasanya membelokkan komponen lain yang lebih berbahaya dari radiasi matahari.

Anda dapat menggunakan perhitungan radiasi matahari untuk menentukan reaksi fusi nuklir matahari itu sendiri. Fenomena ini menghasilkan helium matahari dari 700 juta ton hidrogen per detik. Persamaan Einstein yang terkenal E = mc² menjelaskan proses ini yang memutus ikatan atom antara atom hidrogen untuk energi reaksi E di joule, massa hilang dalam proses m dalam kg dan kecepatan cahaya c (3,8 x 10⁸ Nona). Proses fusi adalah bagaimana matahari menghasilkan gelombang radiasi elektromagnetik itu sendiri.

Penggunaan Penelitian Surya Insolation

Desain tata surya mengandalkan insolasi surya untuk mengukur seberapa kuat mereka perlu seefektif mungkin. Insinyur yang mengerjakan desain ini menggunakan insolasi matahari untuk menentukan bagaimana memperkirakan berapa banyak energi yang harus dihasilkan sistem fotovoltaik.

Data yang terkait dengan insolasi matahari juga bermanfaat untuk mengidentifikasi, menafsirkan, dan membandingkan jenis cuaca fisik di Bumi karena orbit Bumi mengelilingi matahari. Ini meluas ke landai karbonat atau siliciclastic-carbonate, fitur geologis dari kemiringan dari gradien rendah ke garis pantai air dangkal dalam mencari tahu bagaimana Bumi memerangkap panas dari Matahari dalam membentuk fitur-fitur ini.

Akhirnya, insinyur konstruksi perlu memperhitungkan radiasi dan insolasi matahari saat membuat bangunan untuk menahan suhu dan panas matahari.