第二章 太阳辐射课件.ppt

2.1 太阳简介 2.2 日地相对运动 2.3 太阳与地球的位置关系 2.3 太阳高度角、方位角、日照时间的计算 2.4 太阳常数和太阳光谱 2.5 地面太阳辐射的理论估算 2.6 工程中常用的计算太阳辐射的方法 倾斜面上的太阳辐射总量Ht由直接太阳辐射量Hbt、天空散射辐射量Hdt和地面反射辐射量Hrt三部分所组成 倾斜面上天空散射辐射量Hdt由太阳光盘的辐射量和其余天空穹顶均匀分布的散射辐射量两部分组成。 天空散射 Hay模型 * * 山东建筑大学 太阳辐射 王惠临 办公地点：XX113、BG611 理学院 光信教研室 太阳是距离地球最近的恒星，有磁场和自转。直径约140万公里，相当于109个地球直径之和，是太阳系内最大的天体，包含了太阳系将近98％的质量，它的内部则能容纳超过130万个地球。 太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停的释放出巨大的能量并向宇宙空间辐射，这就是太阳能。太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能都来自太阳能。科学家研究表明，太阳每小时辐射到地球的能量约为18万兆瓦，相当于燃烧90兆吨优质煤的热量。 一、太阳构造 太阳从中心到边缘可以分为： 核反应区——太阳热能产生的基地。 辐射区——太阳能先通过这里传播出去。 对流区——太阳能经过这里向太阳表层传播，是“输送带”。 太阳大气——大致可分为光球、色球、日冕等层次。 太阳核：0-0.25 rs， 30%-50% ms 构成 宇宙原始成分 （H 96% He4%） 较高的重元素含量 （H50% 重元素50%） 辐射区：0.25-0.86 rs， 13万度 气体完全电离 对流区：0.86-1 rs， 温度5000K 能量主要靠对流传播 太阳大气：光球、色球、 日冕 地球绕“地轴”自西向东自转 一周（360°）为一昼夜 每小时自转15°。 地球自转同时，绕太阳“公转” 椭圆形轨道称为“黄道” 公转一周为一年。 地轴与黄道面夹角23°27′ 公转时，自转轴方向始终不变。 太阳赤纬角：正午时的太阳与地球赤道平面的夹角。简称赤纬。用δ表示。 取从赤道向北方为正，向南为负。 太阳赤纬角δ[-23.45° 23.45°] 太阳赤纬角可由库伯（Cooper）方程计算 计算，春分（3月21日）的赤纬 一、天球与天球坐标系 天球：以观察者为球心，以任意长为半径，其上分布着所有天体的球面。 天球坐标系： 通过天球中心的铅直线与天球的交点分别称为天顶和天底。 通过天球的中心与铅直线相垂直的平面称为地平面； 地平面与天球的交线是个大圆，称为地平圈。 周日运动：地球每天绕着地轴自西向东自地转一周，若假定地球不动，那么天球将每天绕着它本身的轴线自东向西地自转一周，我们称之为周日运动。 周日运动中，天球上有两个点不动，叫做南天极和北天极。 连接两个天极的直线，称为天轴。 通过天球中心与天轴相垂直的平面称为天球赤道平面。 天球赤道平面与天球的交线是个大圆，称为天赤道。 通过天顶和天极的大圆称为子午圈。 二、地平坐标系 以地平圈为基本圈，天顶为基本点，南点为原点的坐标系，叫做地平坐标系。 地平经圈：过天顶和太阳X的大圆。 地平经度：弧SM，或方位角 地平纬度：弧XM，或高度角 天顶距：弧ZX，自Z起计量用Z表示 由于天体有周日运动，天底地平坐标随着时间不断地变化。 此外，随观测地点而异。 三、时角坐标系 以天赤道为基本圈，北天极为基本点，天赤道和子午圈在南点附近的交点为原点的坐标系，叫做时角坐标系。 时圈：过北天极和太阳X的大圆。 时角τ：弧QT，用度、分、秒表示 赤纬δ ：弧XT，用度、分、秒表示 天体周日运动时，赤纬不变，时角从0均匀地增加到360°。 太阳时角用ω表示，用度、分、秒衡量。 定义：在正午时ω=0，每隔1小时增加15°，每分钟15′，每秒钟15″。上午为正，下午为负。 计算： 上午11时，上午8时，下午1时，下午3时的时角 一、太阳高度角 对于北半球而言，h = 90°-（φ-δ） 对于南半球而言，h = 90°+（φ-δ） 例题：计算夏至日南回归线上的正午太阳高度角。 例题：计算春分日北极圈(φ= 66°33′)上的正午太阳高度角。 南北回归线内，有时φ=δ，此时 h=90°，正午时太阳正对天顶。 解： δ= 23°27′， φ= -23°27′ h = 90°+ （φ-δ）= 43°06′ 解： δ= 0°， φ= 66°33′ h = 90°- （φ-δ）= 23°27′ 二、太阳方位角 根据地理纬度、太阳赤纬及观测时间，