Фотоенергетиканинг физикавий механизимини ўрганиш

Қуёш нурланиши энергияси	Ультрабинафша	Кўринадиган
Инфрақизил
Тўлқин узунликлар соҳаси	(0,2 – 0,38 мкм)	(0,38 – 0,78 мкм)	(0,78 – 3,0 мкм)
Энергияси (Вт/м^2)	88	656	623
Фоизларда	6	48	46

Қуёш нурланишининг умумий қуввати Q тўлқин узунликларининг ҳамма диапазонида юқори кўрсатилганидек ни ташкил этади. Қуёш энергиясининг нурланиши атроф фазога сочилиб объектгача бўлган масофанинг квадратига тескари пропарционал бўлади:

бу ерда Қуёшдан Ергача бўлган масофа.

Қуёш доимийси. Атмосфера массаси. Ер сирти альбедоси. Вақт тенгламаси графиги.

Қуёш марказидан бир астрономик бирлик масофада (Ер атмосферасидан ташқарида) нурланиш оқимига перпендикуляр жойлашган 1 м² майдон орқали ўтаётган қуёш нурланиши оқимига Қуёш доимийси (Е₀~1367 Вт/м²) дейилади.

Аммо бу қиймат доимий катталик эмас, хақиқатдан ҳам у йил давомида ўзгариб туради: ±1,5% га вақт бўйича Қуёш нурланиши оқимининг ўзгариши ҳисобига; ±4% га йил давомида Ер ва Қуёш ўртасидаги масофанинг ўзгариши ҳисобига амалга ошади. Қуёш доимийсининг йил давомидаги ўзгаришининг ориентацияланган графиги 3-расмда келтирилган.



3-расм. Е₀ нинг йил давомида ўзгариши
Қуёш нурланиши (ҚН) Ер атмосфераси орқали ўтганда кучсизланади, яъни ультрабинафша нурланиш озон қатлами томонидан, кўринадиган қисми эса атмосфера таркибидаги аэрозоль ва чанг зарралари томонидан, инфрақизил нурланиш эса сув буғлари томонидан ютилади. Бундан ташқари ҚН Ер атмосферасидан ўтганда учта жараён руй беради. ҚН аксланиб қайта космосга йуналиши (34% атрофида), ҚН тўлқин узунлигига боғлиқ бўлмаган ҳолда амалга ошади. ҚН катта қисми Ер атмосфераси ва булутлар томонидан аксланади. Атмосфера томонидан ҚН ютилиши эса ~19% атрофида бўлиб (инфрақизил нурланиш) иссиқликга айланиб космосга қайта нурланади. ҚН Ер сиртига ўтиши ~47% атрофида бўлиб 20% Ер сиртидан инфрақизил нурланиши кўринишида бўлиб космосга қайтарилади. Фақатгина ҚН нинг 27% энергияси космосдан Ер атмосферасида энергияга айланиб сув иситиш ва буғлантириш, атмосферанинг қизиши, шамол, тўлқин, оқимларнинг ҳосил бўлиши ва бошқаларга сабабчи бўлади.
Ер юзасигача етиб келган Қуёш нурланиши интенсивлигига атмосфера кўрсаткичларининг таъсири атмосфера массаси (АМ) билан аниқланади.

4-расм. Горизонтга нисбатан ҳар хил баландликларда Қуёш нурланишининг атмосферадан ўтиш масофаси

бу ерда р-атмосфера босими, р₀- нормал атмосфера босими (101,3кПа), α – горизонтга нисбатан Қуёшнинг баландлик бурчаги (4-расм).

Ер юзасида Қуёш нурланиши оқим зичлиги Е қуйидаги формула орқали аниқланади:


(7)

бу ерда тўлқин узунлигига боғлиқ ҳолда атмосферада ютилиш коэффициенти, атмосферада ҚН ўтиш масофаси, h- атмосферанинг баланлиги, - атмосфера ютилишини тафсифловчи шаффофлик коэффициенти.

Қуёш нурланишининг оқим зичлиги ва спектрал таркиби моҳиятан атмосферада ҚН ўтиш масофасига, атмосферанинг таркиби ва зичлигига боғлиқ бўлади.
Қуёш элементларининг (ҚЭ) ва фотоэлектрик батареяларнинг (ФЭБ) параметрларини ўлчаш учун ягона стандарт сифатида БМТ таркибидаги Халқаро электротехника комиссияси ва Европа ҳамжамияти комиссияси тавсияси билан АМ 1,5 атмосфера массаси α-41,81⁰ (нормал атмосфера босими) катталикларига эга шарт қабул қилинган. У учун ҚН оқим зичлиги 835 Вт/м² га тенг деб олиниб Ер шароитидаги ҚН интенсивлиги ўртача қиймати билан мос тушади. Шунинг таъсирида ҚЭ ва ФЭБ параметрларини ўлчаш учун қўшимча ечимлар қабул қилинди, унга кўра АМ 1,5 ва ҚН интеграл зичлиги 1000 Вт/м² деб олинди. АМ 0 спектри космосга тегишли бўлиб сунъий йулдошларда, космик кема бортларида ҚЭ ва ФЭБ тестдан ўтказиш мумкин. АМ 1 спектри Қуёш зенитда турган ҳолатдаги Ер сиртидаги ҚН интенсивлигини кўрсатади. Бунда ҚН интеграл зичлиги ~925 Вт/м² бўлиб α~90⁰ ни ташкил этади. Ер атмосфера массаси 1 га тенг деб олинса, қайтган нурнинг спектри Ер сиртидаги қуёш нурланиши спектрига айнан ўхшаш деб ҳисобланади.
Ер атмосфераси ўзининг оптик хусусиятларига асосан селектив ёруғлик фильтри бўлиб, коинотдан келаетган қуёш нурланишини ўзгартиради. Агар нурланиш оқими атмосферадан ўтиб Ер сиртига тик тушса, у ҳолда нурланиш босиб ўтган оптик масофа бир атмосфера массасига тенг деб ҳисобланади ва АМ 1 билан белгиланади. Қия тушаетган нурларнинг оптик масофаси узунлигини уларнинг АМ 1 оптик масофа катталигига қиёслаб аниқлаш мумкин. Агар нурланиш оқими атмосфера таъсирида ўзгармаса, унинг оптик атмосфера массаси нольга тенг бўлиб, у АМ 0 деб белгиланади.
Тўғридан тўғри тушаётган қуёш нурланиши оқимининг Денгиз сатҳида қоқ туш пайтида очиқ ҳавода Ер сиртидаги энергетик ёритилганлиги ≈100 мВт/см² тенг деб ҳисобланади.
АМ 2 спектр α~30⁰ горизонтга нисбатан баландлик бурчагида амалга оширилиб Е~691 Вт/м² га тенг бўлади.
Қиёслаш учун қуйидаги жадвалда қуёш тизимидаги сайёралар орбиталарида қуёш нурланиши оқимининг зичлиги (Қуёш доимийси) 2-жадвалда келтирилган.
2-жадвал