Solar Insolation คืออะไร?

Solar insolation เป็นการวัดปริมาณของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ถึงพื้นผิวหรือการฉายรังสีบนพื้นผิวที่กำหนดในช่วงเวลาหนึ่ง พื้นผิวที่สงสัยอาจเป็นอะไรก็ได้ที่สัมผัสกับแสงแดดไม่ว่าจะเป็นวัตถุหรือตำแหน่งใด ๆ บนโลกไปจนถึงวัตถุที่มีพื้นที่ขนาดเล็กเช่นดาวเทียมเทียมไปจนถึงพื้นผิวของดาวเคราะห์ทั้งหมด การละลายของแสงอาทิตย์ในบริเวณใดพื้นที่หนึ่งของโลกขึ้นอยู่กับระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตรสภาพอากาศและเวลาของวันและปี มันเป็นสิ่งจำเป็นต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างต่อเนื่องเนื่องจากพืชพึ่งพาพลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อความอยู่รอดรวมทั้งเป็นปัจจัยสำคัญในการก่อสร้างและที่ตั้งของอุปกรณ์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

โดยปกติแล้วจะวัดเป็นวัตต์ต่อตารางเมตรโดยเฉลี่ยแล้วการ insolation แสงอาทิตย์ของพื้นที่ในช่วงระยะเวลาที่ยาวนานมักจะได้รับเป็นกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน วัตต์เป็นหน่วยเมตริกมาตรฐานของพลังงานหรือพลังงานเมื่อเวลาผ่านไป พลังงานหนึ่งวัตต์เท่ากับพลังงานหนึ่งจูลต่อวินาที กิโลวัตต์ชั่วโมงคำศัพท์ที่ใช้กันมากที่สุดในการสร้างพลังงานไฟฟ้าคือพลังงานเพียงพอที่จะสร้างผลผลิต 1,000 วัตต์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงหรือ 3,600,000 จูล (3.6 เมกะจูล)

ยิ่งผิวหน้าหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์มากเท่าไหร่การ insolation ของแสงอาทิตย์ก็จะยิ่งสูงขึ้น ความร้อนจากดวงอาทิตย์สูงสุดเกิดขึ้นเมื่อแสงของดวงอาทิตย์กระทบกับมุม 90 องศา การ Insolation ลดลงเมื่อมุมลดลงเนื่องจากมุมล่างกระจายพลังงานเรเดียนในปริมาณที่เท่ากันทั่วบริเวณที่กว้างขึ้น นี่คือสาเหตุที่บริเวณรอบ ๆ เส้นศูนย์สูตรของโลกซึ่งได้รับแสงแดดมากที่สุดคือส่วนที่อบอุ่นที่สุดของโลกและบริเวณขั้วโลกนั้นหนาวที่สุด มันยังเป็นสาเหตุของฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากแกนเอียงของโลกหมายความว่ามุมของแสงอาทิตย์ไปถึงส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ที่เปลี่ยนแปลงไปในเส้นทางของปี นี่คือสาเหตุที่อุณหภูมิในแต่ละวันมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นรอบ ๆ เที่ยงสุริยคติเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดในท้องฟ้าแล้วลดลงเมื่อพระอาทิตย์ตกใกล้ขอบฟ้าในวันต่อมา

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์รวมของชั้นบรรยากาศรอบนอกของโลกจากแสงอาทิตย์โดยตรงมีค่าเฉลี่ยประมาณ 1,366 วัตต์ต่อตารางเมตรที่มุม 90 องศาในช่วงเวลาหนึ่งปีซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแสงที่มองเห็น การลดทอนของแสงอาทิตย์เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศจะลดลงประมาณ 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตรที่มุม 90 องศาเมื่อเวลาถึงพื้นผิวโลก รูปนี้ลดลงอย่างต่อเนื่องในขณะที่คนย้ายไปยังละติจูดที่สูงขึ้นและลดลงในช่วงเวลาของวันเพิ่มเติมจากเที่ยงวันดวงอาทิตย์ลดลงไปเกือบไม่มีอะไรในตอนกลางคืน ค่าเฉลี่ยความร้อนของโลกโดยรวมตลอดปีประมาณ 250 วัตต์ต่อตารางเมตร

พื้นที่ที่ละติจูดที่คล้ายคลึงกันยังคงมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในไข้แดดเนื่องจากปัจจัยท้องถิ่น การลดลงของพื้นที่สามารถลดลงอีกเนื่องจากสภาพบรรยากาศที่รบกวนแสงแดดเช่นเมฆหรือหมอกควันในชั้นบรรยากาศ ไข้แดดเพิ่มขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นเนื่องจากมีชั้นบรรยากาศน้อยกว่าสำหรับการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ผ่านและถูกทำให้ลดลง การวัดปริมาณรังสีแสงอาทิตย์ที่ตำแหน่งต่างๆสามารถรวบรวมเพื่อสร้างแผนที่เฉพาะที่เรียกว่าแผนที่ไข้แดด

การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์อาศัยการปลดปล่อยความร้อนอย่างมาก พื้นที่แห้งแล้งหรือกึ่งแห้งมักเป็นที่ตั้งของสถานีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อลดการรบกวนจากรังสีดวงอาทิตย์ที่เกิดจากการปกคลุมของเมฆและถูกสร้างขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นถ้าเป็นไปได้ แผงโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ติดตั้งที่มุมเพื่อให้แสงเข้ามากระทบกับมุม 90 องศามากที่สุดเพื่อให้ได้พลังงานสูงสุด มุมที่เหมาะสมสำหรับสิ่งนี้แตกต่างกันไปตามที่ตั้งทางภูมิศาสตร์และช่วงเวลาของปี

การละลายของพื้นที่ยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบอาคาร ตัวอย่างเช่นหน้าต่างบานใหญ่ที่อยู่ด้านข้างของอาคารที่หันหน้าเข้าหาเส้นศูนย์สูตรจะช่วยให้มีแสงสว่างและความร้อนมากขึ้นในช่วงฤดูหนาวเมื่อดวงอาทิตย์อยู่บนท้องฟ้าและน้อยกว่าเมื่ออยู่สูงในช่วงฤดูร้อน การดำเนินการนี้จะช่วยลดอุณหภูมิในฤดูตามฤดูกาลภายในอาคารทำให้สะดวกสบายมากขึ้นและลดปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำความร้อนหรือการปรับอากาศ