Insolacija (osončenje): definicija, merjenje in vpliv na temperaturo
Odkrijte, kaj je insolacija (osončenje), kako merimo sončno sevanje in kako vpliva na temperaturo — vpliv letnega časa, zemljepisne širine, atmosfere in naklona terena.
Izraz insolacija izhaja iz besed "prihajajoče sončno sevanje" in označuje količino sončne energije, ki prispe v zemeljsko okolje. Insolacija se nanaša predvsem na sevanje, ki najprej doseže zemeljsko ozračje in nato zemeljsko površino. Toplota izvira iz sončne energije, pogosto imenovane sončno sevanje. Ker govorimo tako o trenutni moči kot o vsoti prejete energije skozi čas, v strokovni rabi ločimo pojme irradiance (trenutna moč na enoto površine) in insolation oziroma osončenje (integrirana energija preko obdobja).
Merjenje in enote
Sončno sevanje in osončenje se merita na več načinov:
- Trenutna gostota moči (irradiance) se običajno izraža v vatih na kvadratni meter (W/m²).
- Dnevno osončenje, torej integrirana energija, se navadno navede v džulih na kvadratni meter (J/m²) ali kilovatnih urah na kvadratni meter (kWh/m² na dan).
Vrste sončnega sevanja
Pri merjenju in analiziranju osončenja ločimo:
- direktno (kolimarno) sevanje — sončni snop, ki prihaja neposredno iz smeri Sonca;
- difuzno sevanje — razpršeno po ozračju zaradi oblakov, aerosola in molekul zraka;
- globalno ali celotno horizontalno sevanje — vsota direktnega in difuznega sevanja na horizontalno površino.
Faktorji, ki vplivajo na osončenje
Osončenje se spreminja glede na več parametrov:
- zemljepisna širina — višje geografske širine pomenijo nižji kot Sonca in krajše dni pozimi;
- letni čas — zaradi nagiba zemeljske osi so poleti daljši dnevi in višji koti Sonca;
- čas dneva — največje osončenje je običajno okoli sredine dneva; opoldne so vrednosti najvišje;
- prosojnost ozračja — prisotnost oblakov, vodne pare in aerosolov močno zmanjšuje direktno sevanje;
- naklon in orientacija površine — poševne površine, usmerjene proti Soncu, prejmejo več energije kot horizontalne;
- nadmorska višina — na večjih višinah je ozračje tanjše, zato sevanje manj oslabi.
Vpliv na temperaturo in podnebje
Temperatura povrhnjih slojev zraka in površij je močno povezana z osončenjem. Večja kot je osončenost, več energije se absorbira in višje so dnevne temperature. Vendar so na temperaturo pomembni tudi:
- specifična toplota površine (voda se segreva počasneje kot kopno);
- vlaga in evaporacija, ki zmanjšujeta segrevanje zaradi latentne toplote;
- nočno oddajanje toplote iz tal in sevanja proti vesolju (radiativno hlajenje).
Merilna oprema in viri podatkov
Najpogosteje uporabljeni instrumenti:
- Piranometer — meri globalno horizontalno sevanje (direktno + difuzno);
- pyrheliometer — meri direktno normalno sevanje (usmerjen neposredno proti Soncu);
- sončni registratorji (npr. Campbell–Stokes) — beležijo trajanje sončnih ur;
- sateliitski izdelki in modeli jasnosti neba — omogočajo oceno osončenja na velikih območjih, kjer ni meritev na tleh.
Uporaba in pomen
Osončenje je ključno za:
- projektiranje in optimizacijo sončnih elektrarn (fotovoltaika in sončni kolektorji);
- agrikulturo in načrtovanje kmetijskih praks glede na potrebe rastlin po svetlobi in toploti;
- meteorologijo in podnebne študije;
- urbanistično načrtovanje (senčenje, orientacija stavb za pasivno ogrevanje/hlajenje).
Skupaj povzemimo: insolacija ali osončenje opisuje sončno energijo, ki prispe na zemeljsko površje, in ima neposreden vpliv na temperaturo ter številne družbene in naravne procese. Njeno razumevanje in merjenje sta pomembna za energijo, kmetijstvo, podnebne študije in vsakdanje vremensko napovedovanje.
Zemeljsko podnebje je v veliki meri odvisno od energije planeta
Zemljevid sončnega sevanja v Evropi
Sončno sevanje v Afriki in na Bližnjem vzhodu
Osamljeni hribi v dolini Monument Valley, ZDA
Dejavniki, ki vplivajo na osončenje
Količina osončenja, ki jo prejme zemeljska površina, ni povsod enaka. Spreminja se glede na kraj in čas. Ko tropska območja prejmejo največjo letno osončenost, se ta postopoma zmanjšuje proti polom. Osončenje je večje poleti in manjše pozimi. Glavni dejavniki, ki vplivajo na količino prejete osončenosti, so:--
- Sončna konstanta
- Vpadni kot sončnih žarkov
- Trajanje dneva
- Oddaljenost Zemlje od Sonca
- Preglednost ozračja
Sončna konstanta
Na vrhu zemeljskega ozračja se prejeta osončenost izraža kot sončna konstanta.Prejeta je na vrhu površja ozračja (termopavza) v ravnini, ki je pravokotna na sončni žarek. Povprečna osončenost, prejeta v termopavzi, je 1368Wm2 (vat na kvadratni meter) energije (sončna konstanta) v obliki kratkega valovanja. Zato jo imenujemo sončna konstanta za to srednjo oddaljenost od sonca. Sončeva konstanta se spreminja nad 1 Wm2 zaradi občasnih motenj in eksplozij na sončni površini, ki so v osnovi povezane s sončno pego. Sončeve pege so temna in hladnejša območja, vidna na sončni površini. nedavne raziskave so pokazale, da se ob velikem številu sončnih peg sprošča vedno več energije. število sončnih peg se tudi redno povečuje ali zmanjšuje, kar ustvarja 11-letni cikel.
Vpadni kot
Ker je Zemlja geoid, ki spominja na kroglo, sončni žarki padajo na njeno površino pod različnimi koti na različnih mestih. To je odvisno od zemljepisne širine kraja.Višja kot je zemljepisna širina, manjši je kot, ki ga sklenejo z zemeljsko površino. Površina, ki jo pokrivajo navpični žarki, je vedno manjša od površine, ki jo pokrivajo poševni žarki. Če pokrivajo večjo površino, se energija porazdeli in neto energija, prejeta na enoto površine, se zmanjša. Poleg tega sončni žarki z majhnim kotom prečkajo večji del ozračja kot žarki, ki padajo pod velikim kotom.
Trajanje dneva
Dolžina dneva določa trajanje sončne svetlobe, ki vpliva na količino sončnega sevanja, ki ga prejme zemeljska površina. Daljše kot je sončno obsevanje, večjo količino sončnega sevanja prejme del Zemlje.Na primer na ekvatorju je dolžina dneva in noči 12 ur v vseh mesecih, v tropskih območjih Arktike in Antarktike pa se dolžina sončnega obsevanja giblje med 0 in 24 urami. Ob jesenskem in spomladanskem kvinokciju (23. septembra oziroma 21. marca) je sonce na ekvatorju opoldne nad glavo. noč in dan sta v teh dneh po vsej Zemlji enaka in največjo količino sončnega obsevanja prejmemo na ekvatorju, proti poloma pa se količina sončnega obsevanja zmanjšuje. to je posledica navpičnega sončnega obsevanja na ekvatorju, vendar so žarki z naraščanjem geografskih širin vedno bolj poševni. Zato se prejeta energija v smeri proti tečajem še naprej zmanjšuje.
Zemljina oddaljenost od Sonca
Zemlja se vrti okoli Sonca po eliptični tirnici, zaradi česar se razdalja med Soncem in Zemljo na letni ravni nenehno spreminja. Zaradi tega se sončna energija, ki jo prejme Zemlja, sezonsko spreminja.Povprečna razdalja med Zemljo in Soncem je približno 149 600 000 kilometrov (92 900 000 milj).Ko je Zemlja od Sonca najbolj oddaljena (152 milijonov km), je 4. julija znana kot "afel". Perihelij (147 milijonov km) je vsako leto 3. januarja, ko je najbližja razdalja. Med afelom je severna polobla obrnjena proti soncu in zato prejme približno 7 odstotkov manj energije kot v perihelu (južna polobla).
Preglednost atmosfere
Atmosfera zaradi različne sestave in plasti ni prozorna za vse sončno sevanje. Je tudi eden od dejavnikov, ki vplivajo na to, da sončno sevanje doseže zemeljsko površje. Ozračje je sestavljeno iz plinov, vodne pare in trdnih delcev.Ozračje je mešanica plinov, kot so dušik (N), kisik (O2), argon, ogljikov dioksid, neon (Ne), helij (He), metan (CH4), kripton (Kr), ozon (O3), dušikov oksid (N2O), vodik (H) in ksenon (Xe). Ozračje vsebuje tudi vodno paro, vodo v plinastem stanju.
Daljše kot je trajanje dnevne svetlobe, več sončnega sevanja na dan prejmemo.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je insolacija?
O: Insolacija je sončno sevanje, ki doseže zemeljsko površino.
V: Kako se meri osončenost?
O: Osončenost se meri s količino sončne energije, prejete na kvadratni centimeter na minuto.
V: Kaj je sončna energija?
O: Sončna energija je toplota, pridobljena iz sončnega sevanja.
V: Kaj vpliva na količino osončenja na Zemlji?
O: Letni čas, zemljepisna širina, prosojnost ozračja in naklon terena vplivajo na količino sončnega sevanja na Zemlji.
V: Kako osončenje vpliva na temperaturo?
O: Večja kot je osončenost, višja je temperatura.
V: Kdaj je največja osončenost na dan?
O: Najmočnejša osončenost je opoldne.
V: Ali lahko sončno energijo imenujemo osončenje, ko jo sprejme Zemlja?
O: Da, sončna energija, ki jo prejme Zemlja, se imenuje osončenje.
Iskati