Quyosh energetikasi

Quyosh doimiysi. Atmosfera massasi. Yer sirti albedosi. Vaqt tenglamasi grafigi.
Quyosh markazidan bir astronomik birlik masofada (Yer atmosferasidan tashqarida) nurlanish oqimiga perpendikulyar joylashgan 1 m² maydon orqali o‘tayotgan quyosh nurlanishi oqimiga Quyosh doimiysi (Ye₀~1367Vt/m²) deyiladi.
Ammo bu qiymat doimiy kattalik emas, xaqiqatdan ham u yil davomida o‘zgarib turadi: ±1,5% ga vaqt bo‘yicha Quyosh nurlanishi oqimining o‘zgarishi hisobiga; ±4% ga yil davomida Yer va Quyosh o‘rtasidagi masofaning o‘zgarishi hisobiga amalga oshadi. Quyosh doimiysining yil davomidagi o‘zgarishining orientatsiyalangan grafigi 3-rasmda keltirilgan.

3-rasm. Ye₀ ning yil davomida o‘zgarishi
Quyosh nurlanishi (QN) Yer atmosferasi orqali o‘tganda kuchsizlanadi, ya’ni ultrabinafsha nurlanish ozon qatlami tomonidan, ko‘rinadigan qismi esa atmosfera tarkibidagi aerozol va chang zarralari tomonidan, infraqizil nurlanish esa suv bug‘lari tomonidan yutiladi. Bundan tashqari QN Yer atmosferasidan o‘tganda uchta jarayon ruy beradi. QN akslanib qayta kosmosga yunalishi (34% atrofida), QN to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lmagan holda amalga oshadi. QN katta qismi Yer atmosferasi va bulutlar tomonidan akslanadi. Atmosfera tomonidan QN yutilishi esa ~19% atrofida bo‘lib (infraqizil nurlanish) issiqlikga aylanib kosmosga qayta nurlanadi. QN Yer sirtiga o‘tishi ~47% atrofida bo‘lib 20% Yer sirtidan infraqizil nurlanishi ko‘rinishida bo‘lib kosmosga qaytariladi. Faqatgina QN ning 27% energiyasi kosmosdan Yer atmosferasida energiyaga aylanib suv isitish va bug‘lantirish, atmosferaning qizishi, shamol, to‘lqin, oqimlarning hosil bo‘lishi va boshq. sababchi bo‘ladi.
Yer yuzasigacha yetib kelgan Quyosh nurlanishi intensivligiga atmosfera ko‘rsatkichlarining ta’siri atmosfera massasi (AM) bilan aniqlanadi.

4-rasm. Gorizontga nisbatan har xil balandliklarda Quyosh nurlanishining atmosferadan o‘tish masofasi


(6)

bu yerda r-atmosfera bosimi, r₀- normal atmosfera bosimi (101,3kPa), α – gorizontga nisbatan Quyoshning balandlik burchagi (4-rasm).

Yer yuzasida Quyosh nurlanishi oqim zichligi Ye quyidagi formula orqali aniqlanadi:


(7)

bu yerda to‘lqin uzunligiga bog‘liq holda atmosferada yutilish koeffitsienti, atmosferada QN o‘tish masofasi, h- atmosferaning balanligi, - atmosfera yutilishini tafsiflovchi shaffoflik koeffitsienti.

Quyosh nurlanishining oqim zichligi va spektral tarkibi mohiyatan atmosferada QN o‘tish masofasiga, atmosferaning tarkibi va zichligiga bog‘liq bo‘ladi.
Quyosh elementlarining (QE) va fotoelektrik batareyalarning (FEB) parametrlarini o‘lchash uchun yagona standart sifatida BMT tarkibidagi Xalqaro elektrotexnika komissiyasi va Yevropa hamjamiyati komissiyasi tavsiyasi bilan AM 1,5 atmosfera massasi α-41,81⁰ (normal atmosfera bosimi) kattaliklariga ega shart qabul qilingan. U uchun QN oqim zichligi 835 Vt/m² ga teng deb olinib Yer sharoitidagi QN intensivligi o‘rtacha qiymati bilan mos tushadi. Shuning ta’sirida QE va FEB parametrlarini o‘lchash uchun qo‘shimcha yechimlar qabul qilindi, unga ko‘ra AM 1,5 va QN integral zichligi 1000 Vt/m² deb olindi. AM 0 spektri kosmosga tegishli bo‘lib sun’iy yuldoshlarda, kosmik kema bortlarida QE va FEB testdan o‘tkazish mumkin. AM 1 spektri Quyosh zenitda turgan holatdagi Yer sirtidagi QN intensivligini ko‘rsatadi. Bunda QN integral zichligi ~925 Vt/m² bo‘lib α~90⁰ ni tashkil etadi. Yer atmosfera massasi 1 ga teng deb olinsa, qaytgan nurning spektri Yer sirtidagi quyosh nurlanishi spektriga aynan o‘xshash deb hisoblanadi.
Yer atmosferasi o‘zining optik xususiyatlariga asosan selektiv yoruglik filtri bo‘lib, koinotdan kelaetgan quyosh nurlanishini o‘zgartiradi. Agar nurlanish oqimi atmosferadan o‘tib Yer sirtiga tik tushsa, u holda nurlanish bosib o‘tgan optik masofa bir atmosfera massasiga teng deb hisoblanadi va AM 1 bilan belgilanadi. +iya tushaetgan nurlarning optik masofasi uzunligini ularning AM 1 optik masofa kattaligiga qiyoslab aniqlash mumkin. Agar nurlanish oqimi atmosfera ta’sirida o‘zgarmasa, uning optik atmosfera massasi nolga teng bo‘lib, u AM 0 deb belgilanadi.
To‘g‘ridan to‘g‘ri tushayotgan quyosh nurlanishi oqimining Dengiz sathida qoq tush paytida ochiq havoda Yer sirtidagi energetik yoritilganligi ≈100 mVt/sm² teng deb hisoblanadi.
AM 2 spektr α~30⁰ gorizontga nisbatan balandlik burchagida amalga oshirilib Ye~691 Vt/m² ga teng bo‘ladi.
Qiyoslash uchun quyidagi jadvalda quyosh tizimidagi planetalar orbitalarida quyosh nurlanishi oqimining zichligi (Quyosh doimiysi) 2-jadvalda keltirilgan.
2-jadval