Vad är solisolering?
Solisolering är ett mått på mängden solenergi som når en yta, eller bestrålning, på en viss yta över tid. Ytan i fråga kan vara allt som utsätts för solljus, från ett visst objekt eller plats på jorden till små rymdföremål som konstgjorda satelliter till en hel planet. Solens isolering av ett visst område på jorden beror på dess avstånd från ekvatorn, dess väderförhållanden och tiden på dagen och året. Det är väsentligt för den fortsatta existensen av liv på jorden, eftersom växter förlitar sig på energi från solen för att överleva, liksom att de är en viktig faktor i konstruktion och placering av utrustning för att generera el från solenergi.
Vanligtvis uppmätt i watt per kvadratmeter, ges den genomsnittliga solisoleringen av ett område under längre tidsperioder ofta som kilowattimmar per kvadratmeter per dag. Watt är den normala metriska kraftenheten eller energi över tiden; en watt effekt är lika med en joule energi per sekund. En kilowattimme, en term som oftast används med hänvisning till elproduktion, är tillräckligt med energi för att producera en effekt på 1 000 watt under en timme, eller 3 600 000 joule (3,6 megajoule).
Ju mer direkt en yta vetter mot solen, desto högre blir dess solisolering. Maximal solisolering produceras när solens ljus slår i en 90-graders vinkel. Insolation minskar när vinkeln blir lägre, eftersom en lägre vinkel sprider samma mängd strålningsenergi över ett större område. Det är därför området runt jordens ekvator, som får mest direkt solljus, är den varmaste delen av jorden och de polära områdena är den kallaste. Det orsakar också de årstider som förändras, eftersom jordens lutande axel innebär att solljusets vinkel som når en viss del av planeten förändras under året. Detta är också anledningen till att temperaturen på en viss dag tenderar att toppa runt solstimma, när solen är på sin högsta punkt på himlen, och sedan sjunka när solen sjunker närmare horisonten senare på dagen.
Den totala solisoleringen av jordens yttre atmosfär från direkt solljus är i genomsnitt cirka 1 366 watt per kvadratmeter med en vinkel på 90 grader under ett år, varav huvuddelen är i form av synligt ljus. Dämpning av solljuset när det passerar genom atmosfären minskar detta till cirka 1 000 watt per kvadratmeter i en vinkel på 90 grader när det når jordytan. Denna siffra sjunker stadigt när en person flyttar sig till högre breddegrader och minskar vid tidpunkter på dagen längre från solens middagstid och faller till nästan ingenting på natten. Den genomsnittliga isoleringen av jorden som helhet under ett år är cirka 250 watt per kvadratmeter.
Områden med liknande breddegrader kan fortfarande ha betydande skillnader i genomsnittlig isolering på grund av lokala faktorer. En områdes isolering kan minskas ytterligare av atmosfäriska förhållanden som stör solsken, till exempel moln eller atmosfärisk dis. Insolation stiger i högre höjder, eftersom det är mindre atmosfär för solstrålningen att passera genom och dämpas av. Mätningar av mängden solbestrålning på olika platser kan sammanställas för att skapa en specialiserad karta som kallas en insolationskarta.
Solenergiproduktion är starkt beroende av isolering. Torra eller semiarida regioner är vanligtvis hemma för solkraftverk för att minimera störning av solstrålning orsakad av molntäckning och byggs i högre höjder om möjligt. Fotovoltaiska solpaneler är monterade i vinklar avsedda att få inkommande solljus att slå dem så nära en 90-graders vinkel som möjligt för att maximera den mottagna effekten. Den optimala vinkeln för detta varierar beroende på den geografiska platsen och årstiden.
Insolering av ett område kan också utnyttjas i utformningen av byggnader. Till exempel kommer stora fönster på sidan av en byggnad mot ekvatorn att släppa in mer ljus och värme under vintern, när solen är låg på himlen, och jämförelsevis mindre när den är hög på himlen under sommaren. Detta modererar säsongens extrema temperaturer i byggnaden, vilket gör det mer bekvämt och minskar mängden energi som behövs för uppvärmning eller luftkonditionering.