natężenie promieniowania słonecznego

Natężenie promieniowania słonecznego w watach na metr kwadratowy (W/m2) jest to gęstość mocy promieniowania padającego w ciągu sekundy na powierzchnię prostopadłą do kierunku promieniowania.

Atmosfera ziemska chroni nas przed większą częścią promieniowania kosmicznego i słonecznego również. Na metr kwadratowy powierzchni w Europie Środkowej pada średnio 100 watów energii na sekundę. Średnio – czyli uwzględniając czas nocy i niepogody oraz kąt padania. Maksymalna moc promieniowania słonecznego w południe bezchmurnego dnia wynosi zazwyczaj około 1000 W/m2 dla prostopadłego kąta padania promieni.

Zestawienie natężenia energii promieniowania w ciągu roku, w różnych godzinach dnia

Gdyby odsłonić parasol atmosfery lub zmierzyć tę energię poza Ziemią lecz w takiej samej odległości od Słońca, to na metr kwadratowy powierzchni w ciągu sekundy pada około 1400 watów energii. Moc promieniowania Słońca dla Ziemi zmienia się w czasie cyklu słonecznego o ±1W/m².

Wykres natężenia promieniowania słonecznego na przestrzeni lat.
Widać regularność związaną z cyklem słonecznym.
Dodatkowo krzywe danych uśrednione dla miesięcy oraz lat.

Atmosfera Ziemi odbija lub rozprasza około 28% docierającej energii, reszta jest absorbowana przez biosferę. Ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi przekracza 10 000 razy obecne zapotrzebowanie ludzkości na energię. Trzeba tylko umieć ją wykorzystać.

Schemat rozproszenia promieniowania słonecznego

To nie jest najlepszy rysunek. Jest zbyt uproszczony, ale nie znalazłem lepszego. Promienie są tu pod kątem prostym do powierzchni atmosfery, a przecież to od kąta nachylenia zależy pierwsze rozproszenie i odbicie. Ponadto energię traktuje się jako medium, tymczasem nośnikiem jest promieniowanie o różnej długości fali, zarówno podczerwień, światło widzialne jak i ultrafiolet. W różnym stopniu są te zakresy przepuszczane dalej, w kierunku powierzchni Ziemi.

Następna uwaga dotyczy wartości energii, która dotrze do celu: zależnie od odbiornika (liść, woda,lustro, kamień, ludzka skóra) różna ilość zostaje pochłonięta, rozproszona, wtórnie wypromieniowana, stąd wartość 100 W/m² jest tylko informacją wstępną do dalszej analizy wpływu promieniowania i jego sposobów wykorzystania.

Najwyższe natężenie promieniowania odnotowano na Kasprowym Wierchu – ok.1200 W/m2 i w pasie nadmorskim – ok. 1050 W/m2. Najczęściej zakres promieniowania słonecznego waha się od 600 do 800 W/m2.