Что такое солнечная постоянная
Солнечная постоянная
Смотреть что такое «Солнечная постоянная» в других словарях:
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ, мера количества солнечной энергии, получаемой телом, находящимся на определенном расстоянии от Солнца. Для Земли солнечная постоянная определяется как солнечная энергия, получаемая на единицу площади в верхних слоях… … Научно-технический энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м² … Большой Энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — см. Константа солнечная. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — полное количество лучистой энергии Солнца … Физическая энциклопедия
солнечная постоянная — Интенсивность потока солнечной радиации на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца … Словарь по географии
Солнечная постоянная — Солнечная постоянная суммарный поток солнечного излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца вне земной атмосферы. По данным … Википедия
солнечная постоянная — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м2. * * *… … Энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. С. п. равна прибл. 1370 Вт/м2 … Естествознание. Энциклопедический словарь
Солнечная энергетика — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Солнечная радиация — У этого термина существуют и другие значения, см. Радиация (значения). В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомн … Википедия
Что такое солнечная постоянная
Измерение солнечной постоянной в земных условиях
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Солнце излучает энергию, которая обеспечивает Землю теплом и светом. Лучистая энергия Солнца является основным источником энергии гидрометеорологических и многих других процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере, на земной поверхности. Энергия Солнца является важнейшим фактором развития жизни на Земле, обеспечивающим необходимые для жизни термические условия и фотосинтез. Поэтому изучение пространственных и временных изменений инсоляции имеет важное значение для исследования происходящих в географической оболочке Земли процессов, причин формирования и изменения климатических условий существования жизни на планете. А также в настоящий момент настала ситуация, когда человечество вынуждено обратиться к альтернативным, экологически чистым и возобновляемым источникам энергии. Одним из них является солнечная энергия. Непосредственным использованием солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде занимается солнечная энергетика. Она использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
Для изучения процессов теплообмена в земной атмосфере, а также для исследования процессов, происходящих на Солнце, очень важно знание точного значение солнечной постоянной. Оно имеет большое значение для климатологии и геофизики: несмотря на несовершенство климатических моделей, расчётные данные показывают, что изменение солнечной постоянной на 1 % должно привести к изменению температуры Земли на 1—2 K. А так же солнечная постоянная определяет развитие альтернативных способов получения энергии.
Цель: Изучение возможность измерения солнечной постоянной в земных условиях.
1. Изучить историю измерения солнечной постоянной.
2. Собрать прибор для измерения солнечной постоянной.
3. Провести измерения с помощью прибора.
4. Выяснить, какие факторы влияют на точность измерения солнечной постоянной.
5. Рассчитать температуру Солнца используя свои данные
История проводимых измерений солнечной постоянной.
Измерения вариаций солнечной постоянной с использованием космических аппаратов обладают большей достоверностью, прежде всего, в связи с тем, что они проводятся за пределами земной атмосферы. Эти измерения, во-первых, исключают атмосферную экстинкцию (поглощение и рассеяние) и, во-вторых, осуществляются в течение многих суток. Первое длительное измерение солнечной постоянной за пределами земной атмосферы выполнено в эксперименте, поставленном Лабораторией реактивного движения на искусственных спутниках Земли «Маринер-6» и «Маринер–7» в 1969 году. Измерения показали, что величина солнечной постоянной не изменялась больше, чем в пределах точности измерений (около ± 0,25%) вблизи максимума солнечного цикла, причем в течение этого времени суточное число солнечных пятен принимало как экстремально большие, так и экстремально малые значения.
Начиная с запуска американских спутников «Нимбус–7» (1978 г.), а затем и SMM (1980 г.), оснащенных полостными радиометрами, начался новый этап в измерении солнечной постоянной. Впервые за всю историю определения солнечной постоянной ее измерения достигли точности в сотые доли процента.
Измерения солнечной постоянной в земных условиях.
Измерение солнечной постоянной в земных условиях — очень сложная задача, требующая проведения целой серии тщательных наблюдений с приборами двух различных типов. Приборы первого типа называются пиргелиометрами. Их задача — измерить в абсолютных энергетических единицах полную солнечную постоянную. Однако показание пиргелиометра не дает еще точного значения из-за того, что часть излучения Солнца поглощается при прохождении сквозь земную атмосферу. Чтобы учесть это поглощение, одновременно с измерениями на пиргелиометре проводят серию измерений распределения энергии в спектре Солнца на другом приборе —спектроболометре, обладающем одинаковой чувствительностью к лучам различных длин волн. Эти измерения проводятся для нескольких значений зенитных расстояний Солнца, когда его лучи проходят сквозь различную толщину слоя воздуха. В отличие от пиргелиометра, спектроболометр дает значения интенсивности только в относительных единицах. Поэтому таким прибором можно найти лишь отношение наблюдаемого и внеатмосферного значений интенсивности.
Практическое определение солнечной постоянной
Свои измерения я проводил в августе 2018 года, во время астрофизической экспедиции в Крымскую астрофизическую обсерваторию в п.Научный.
Солнечная постоянная это отношение мощности солнечного излучения к площади, на которую оно воздействует
Из курса школьной физикиизвестны формулы количества тепловой энергии
Q = c * m * Δ t и работы A = Q = P * t
Выразив мощность солнечного излучения, мы получаем:
Где нам точно известна удельная теплота нагревания воды (с=4200 Дж/кг*⁰ C ). А с помощью цифровых весов определяем массу воды (m); использую цифровой датчик температуры определяем изменение температуры воды ( Δ t ) в течении время ( T ). Далее определяем площадь нагреваемой поверхности (S)
Разработка установки №1
В своей работе я решил проводить измерения с помощью самодельного пергилиометра, а поглощением и отражением атмосферы пренебречь. Для первого опыта я взял пластиковый контейнер окружил со всех сторон тканью и светоотражающим материалом (Рисунок 1)
Разработка установки №2
Для следующего опыта я взял затемнённую бутылку, сделал отверстие для датчика и налил воды (Рисунок 2)
Разработка установки №3
Учитывая недостатки прошлых опытов, я разработал прибор, схема 1
Я ставил его параллельно солнечному излучению. Такая многослойность нужна для полной изолированности от внешнего теплового поглощения и излучения. Для меньшей погрешности я решил разделить период измерения на 4 промежутка и получил следующую таблицу
Практическое использование полученной солнечной постоянной
Затем я решил проверить правильность своих измерений, вычислив температуру Солнца. Используя следующие формулы:
R 1— 1 астрономическая единица = 1,5*10 8 метров
R солнца =6,5*10 8 метров
Получим формулу температуры солнца
Проведя вычисления получим T =5466,236 К. Учитывая, что реальная температуры Солнца = 5920 К, мы получили разницу температур 453,8 К (или 8%), что я считаю приемлемым для измерений на земле.
1. Изучена история измерения солнечной постоянной.
2. Собран прибор для измерения солнечной постоянной.
3. Проведены измерения.
4. Выявлены факторы влияющие на точность измерения солнечной постоянной.
5. Рассчитана приблизительная температура солнца
1. Макарова Е.А., Харитонов А.В., Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная, М., 1972.
2. Поток энергии Солнца и его изменения, под ред. О. Уайта, пер. с англ., М., 1980.
3. Кмито А.А., Скляров Ю.А., Пиргелиометрия, Л., 1981.
4. Тенденции и причины изменений глобального климата земли в современную эпоху, https://bookonlime.ru/lecture/glava-2-istoriya-issledovan
5. Александр Король, Солнечная постоянная и ее измерение,https://podlodka.info/education/14-astronomy/75-the-solar-constant-and-its-measurement.html
Старт в науке
Учредителями Конкурса являются Международная ассоциация учёных, преподавателей и специалистов – Российская Академия Естествознания, редакция научного журнала «Международный школьный научный вестник», редакция журнала «Старт в науке».
Солнечная постоянная
Солнечная постоянная – это общее количество всех видов электромагнитного излучения, которое приходится на площадку, и оно перпендикулярно направлению потока, площадью 1 см 2 в минуту на расстоянии 1 астрономической единицы от Солнца при условии отсутствия атмосферы. Эта величина равняется примерно 1367 Вт на квадратный метр или же 1,959 калории в минуту на один квадратный сантиметр.
Что такое световая константа
Она измеряется в люксах (освещённость поверхности в 1 кв. м. при падающем на него перпендикулярно световом потоке в 1 люмен). Для измерения освещённости единицы площади, размещённой вне земной атмосферы, учитывается только видимый диапазон спектра электромагнитного излучения. Инструментальные измерения показали, что в настоящее время световая константа равна 135 тыс. люксов.
Изменяется ли величина излучения
Солнечная постоянная на самом деле изменяется. Астрономы Г. Швабе и Р. Вольф, исследуя циклы активности Солнца, установили, что с периодом примерно в 11 лет количество пятен на дневной звезде увеличивается максимально. Затем происходит их уменьшение до минимума. Инструментальные измерения подтвердили изменение количества энергии на несколько десятых частей процента. При этом нет результатов измерения колебаний солнечной радиации в результате циклов с большей длительностью – 22 года, векового цикла, 200-летнего и 2300-летнего периода.
Также на количество лучей влияет расстояние от Солнца до Земли. Из-за эллиптичности орбиты нашей планеты солнечная постоянная изменяется от 1412 Вт на квадратный метр в перигелии (ближайшей точки орбиты, наблюдаемой в январе) до 1312 Вт в афелии (самой удалённой точки – в июле).
Современные представления об эволюции светила показывают, что его светимость будет возрастать приблизительно на один процент за каждый 110 млн лет.
Как показатель излучения влияет на земной климат
Радиация Солнца является главнейшим источником энергии на Земле. Поскольку земная орбита являет собой эллипс, в перигелии и афелии наша планета получает разное количество света и тепла от дневной звезды. Поскольку солнечная постоянная выше в январе, это означает, что Северное полушарие получает зимой несколько больше света и тепла (примерно на 10%, чем в афелии). Зимы из-за этого несколько смягчаются. В июле же излучение от Солнца меньше, и на поверхность планеты поступает меньше света и тепла. Это несколько снижает летнюю температуру в Северном полушарии.
В южном полушарии описанные явления происходят противоположным образом. В летние месяцы поверхность получает больше света, а в зимние – меньше. Но поскольку колебания температуры сглаживаются из-за большей поверхности океана, различия в сезонах из-за колебания светимости дневной звезды не такие заметные.
Солнечная постоянная – важнейший показатель активности нашей дневной звезды. Даже малейшие колебания этого показателя изменяют климатические условия на планете, влияют на условия жизни людей.
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ
Смотреть что такое «СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ» в других словарях:
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ, мера количества солнечной энергии, получаемой телом, находящимся на определенном расстоянии от Солнца. Для Земли солнечная постоянная определяется как солнечная энергия, получаемая на единицу площади в верхних слоях… … Научно-технический энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м² … Большой Энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — см. Константа солнечная. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
солнечная постоянная — Интенсивность потока солнечной радиации на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца … Словарь по географии
Солнечная постоянная — Солнечная постоянная суммарный поток солнечного излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца вне земной атмосферы. По данным … Википедия
солнечная постоянная — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м2. * * *… … Энциклопедический словарь
Солнечная постоянная — количество лучистой энергии Солнца, поступающей за 1 мин на 1 см3 площади, перпендикулярной к солнечным лучам и находящейся вне земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца. Для изучения процессов теплообмена в земной… … Большая советская энциклопедия
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. С. п. равна прибл. 1370 Вт/м2 … Естествознание. Энциклопедический словарь
Солнечная энергетика — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Солнечная радиация — У этого термина существуют и другие значения, см. Радиация (значения). В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомн … Википедия
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ
Смотреть что такое «СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ» в других словарях:
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м² … Большой Энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — см. Константа солнечная. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — полное количество лучистой энергии Солнца … Физическая энциклопедия
солнечная постоянная — Интенсивность потока солнечной радиации на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца … Словарь по географии
Солнечная постоянная — Солнечная постоянная суммарный поток солнечного излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца вне земной атмосферы. По данным … Википедия
солнечная постоянная — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. Солнечная постоянная равна приблизительно 1370 Вт/м2. * * *… … Энциклопедический словарь
Солнечная постоянная — количество лучистой энергии Солнца, поступающей за 1 мин на 1 см3 площади, перпендикулярной к солнечным лучам и находящейся вне земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца. Для изучения процессов теплообмена в земной… … Большая советская энциклопедия
СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ — суммарный поток солнечного излучения, проходящий через единичную площадку, перпендикулярную направлению лучей и находящуюся вне земной атмосферы на расстоянии 1 а. е. от Солнца. С. п. равна прибл. 1370 Вт/м2 … Естествознание. Энциклопедический словарь
Солнечная энергетика — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Солнечная радиация — У этого термина существуют и другие значения, см. Радиация (значения). В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомн … Википедия