Мгновенная инсоляция на поверхность с углом наклона к гори­зонту є и азимутом £

Р = Ps [cose cosy + sine siny cos(q - Q] . (13)

При использовании уравнения (13) нужно быть осторожным. Угол наклона є всегда должен быть положительным (рис. 10.2). Кроме того, важно учесть, с какой стороны поверхности светит солнце. Может оказаться, что второй член внутри скобок имеет отрицательное значение. Это означает, что рассматриваемая поверхность находится в области своей собственной тени и что её инсоляция на самом деле равна нулю.

Среднедневная инсоляция

В общем случае данный интеграл должен быть определен численными мето­дами. На рис. 10.3-10.5 показаны некоторые результаты расчетов. На рис. 10.3 показана инсоляция для ориентированных на юг поверхностей, расположен­ных на северной широте 40° при различных углах наклона поверхности к го­ризонту в зависимости от склонения солнца. Так, горизонтальная поверхность (е = 0) получает больше всего солнечного излучения летом, когда 5 = +23 Чем дальше от экватора находится точка, тем больше солнечной энергии в летнее время поступает на горизонтальную поверхность по сравнени с горизонтальной поверхностью, находящейся на экваторе, где инсоляция не зависит от времени года. В общем случае инсоляция зависит от времени года. Так, для широты 40° зимой она примерно на 40 % меньше, чем летом.

Вертикальная поверхность, обращенная к экватору, в зимнее время харак­теризуется большей инсоляцией, чем летом. Ясно, что для заданной геогра­фической точки существует оптимальный угол наклона приемной поверхно­сти, при котором обеспечивается максимальная суммарная годовая инсоля­ция поверхности при её минимальных сезонных колебаниях. Для широты 40° (см. рис. 10.3) оптимальный угол наклона равен 42°, что на 2° больше зна­чения самой широты,

Зависимость разности между оптимальным углом наклона поверхности и широтой от значения широты изображена на рис. 10.4.

Годовое поступление солнечной энергии на оптимально ориентированную неподвижную поверхность слабо зависит от широты местности (рис. 10.5). На широте 67° (Полярный круг) годовая инсоляция превышает 80 % от инсоляции на экваторе. Следует отметить, что данный результат получен без учета измене­ния прозрачности атмосферы в течение года и в зависимости от угла наклона приемной поверхности. В действительности, чем севернее мы находимся, тем большая доля солнечного излучения будет поглощаться атмосферой, в том числе из-за уменьшения среднего угла высоты солнца над горизонтом.

С другой стороны, во многих экваториальных районах (например, долина Ама­зонки) высокая влажность атмосферного воздуха приводит к довольно сильному поглощению солнечного излучения в атмосфере, так что реальная инсоляция достигает лишь 60 % инсоляции, которая могла бы иметь место при идеальных метеорологических условиях.

Представленные выше данные показывают, что среднегодовая инсоляция зависит от ориентации поверхности, широты местности и метеорологических условий.

В табл. 10.2 в качестве примера приведена среднегодовая инсоляция для не­которых городов США. Данные относятся к ориентированной на юг приемной поверхности, расположенной иод углом наклона к горизонту, равным широте местности.

Ясно, что эти данные в реальных условиях из года в год изменяются в зави­симости от метеорологических условий.