日射とは何ですか？

日射量とは、一定の表面上で表面に到達する太陽​​エネルギーの量、つまり放射照度を経時的に測定したものです。 問題の表面は、地球上の特定の物体または場所から、人工衛星などの小さな宇宙に行く物体、惑星全体の表面まで、日光にさらされるあらゆるものです。 地球の特定の地域の日射量は、赤道からの距離、気象条件、および時刻によって異なります。 植物は太陽からのエネルギーに頼って生き残るだけでなく、太陽光発電から電気を生成する機器の建設と場所の重要な要素であるため、地球上の生命の継続的な存在に不可欠です。

通常、平方メートルあたりのワット数で測定され、長期間にわたる地域の平均日射量は、多くの場合、1日あたりの平方メートルあたりのキロワット時として与えられます。 ワットは、標準的な電力のメートル単位、または経時的なエネルギーです。 1ワットの電力は、1秒あたり1ジュールのエネルギーに相当します。 発電に関して最も一般的に使用される用語であるキロワット時は、1時間で1,000ワット、つまり3,600,000ジュール（3.6メガジュール）の出力を生成するのに十分なエネルギーです。

表面が太陽に直接面するほど、太陽の日射量は高くなります。 太陽の光が90度の角度で当たると、最大の日射が生成されます。 角度が小さくなると、日射は減少します。これは、角度を小さくすると、同じ量の放射エネルギーがより広い領域に広がるためです。 これが、最も直射日光を受ける地球の赤道周辺の地域が地球上で最も暖かく、極地が最も寒い理由です。 また、地球の傾斜軸は、惑星の特定の部分に到達する太陽​​光の角度が一年の間に変化することを意味するため、季節の変化も引き起こします。 これはまた、特定の日の気温が、太陽が空の最高点にあるとき、正午頃にピークに達し、その後、太陽がその日の後半に地平線に近づくにつれて低下する傾向がある理由でもあります。

直射日光による地球外大気の全日射量は、1年間に90度の角度で1平方メートルあたり平均約1,366ワットであり、その大部分は可視光の形です。 太陽光が大気を通過する際の減衰により、地球の表面に到達するまでに90度の角度で1平方メートルあたり約1,000ワットに減少します。 この数値は、人が高緯度に移動するにつれて着実に低下し、昼には太陽の正午から遠くなると減少し、夜にはほとんどゼロになります。 1年間の地球全体の平均日射量は、1平方メートルあたり約250ワットです。

同様の緯度の地域でも、地域の要因により平均日射量に大きな違いがある場合があります。 地域の日射は、雲や大気の曇りなど、日光を妨げる大気条件によってさらに減少する可能性があります。 日射は、太陽放射が通過して減衰する大気が少ないため、より高い高度で上昇します。 さまざまな場所での日射量の測定値を編集して、日射量マップと呼ばれる特殊なマップを作成できます。

太陽光発電は日射に大きく依存しています。 乾燥地域または半乾燥地域は一般に、雲量による日射への干渉を最小限に抑えるために太陽光発電所の本拠地であり、可能であればより高い高度に建設されます。 太陽光発電ソーラーパネルは、入射する太陽光ができるだけ90度に近い角度で当たるように角度をつけて取り付けられており、受信電力を最大化します。 これに最適な角度は、地理的な場所と時期によって異なります。

エリアの日射も建物の設計に活用できます。 たとえば、赤道に面した建物の側面にある大きな窓は、太陽が空で低くなる冬の間はより多くの光と熱を取り入れ、夏の間は空が高くなると比較的少なくなります。 これにより、建物内の極端な季節的な温度が緩和され、より快適になり、暖房や空調に必要なエネルギー量が削減されます。