Световой поток солнца: магазин подводного снаряжения Открытое море. Интернет-магазин для дайверов и подводных охотников. Подводная охота. Обучение дайвингу в Санкт-Петербурге. Курсы для дайверов.

Содержание

Световой поток типичных источников света (лм) и световая отдача (эффективность) (лм/ватт). Для ламп накаливания, газоразрядных, люминесцентных, галогенных, газоразрядных, светодиодных….


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Свет и цвет.  / / Световой поток типичных источников света (лм) и световая отдача (эффективность) (лм/ватт). Для ламп накаливания, газоразрядных, люминесцентных, галогенных, газоразрядных, светодиодных….
Световой поток типичных источников света (лм) и световая отдача (эффективность) (лм/ватт). Для ламп накаливания, газоразрядных, люминесцентных, галогенных, газоразрядных, светодиодных….

Люмен (русское обозначение: лм; международное: lm) — единица измерения светового потока в Международной системе единиц (СИ) >.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан: 1 лм = 1 кд × ср (= 1 лк × м
2
). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Тип Световой поток (люмен) Световая отдача (лм/ватт)
Лампа накаливания 5 Вт 20 4
Лампа накаливания 10 Вт 50 5
Лампа накаливания 15 Вт 90 6
Лампа накаливания 25 Вт 220 8
Лампа накаливания 40 Вт 420 10
Лампа накаливания 60 Вт 710 11
Лампа накаливания 75 Вт 935 12
Лампа накаливания 100 Вт 1350 13
Лампа накаливания 150 Вт 1800 12
Лампа накаливания 200 Вт 2500 13
Галогенная лампа накаливания 230В 42 Вт 625 15
Галогенная лампа накаливания 230В 55 Вт
900
16
Галогенная лампа накаливания 230В 70 Вт 1170 17
IRC-галогенная лампа накаливания 12 В 1700 26
Люминесцентная лампа 40 Вт 2000 50
Люминесцентная лампа 200 Вт 11400 57
Люминесцентная лампа 105W E27/E40 4500K 105 Вт 7350 70
Металлогалогенная газоразрядная лампа (ДРИ) 250 Вт 19500 78
Металлогалогенная газоразрядная лампа (ДРИ) 400 Вт 36000 90
Металлогалогенная газоразрядная лампа (ДРИ) 2000 Вт 210000 105
Индукционная лампа 40 Вт 2800 90
Газоразрядная лампа 35 Вт («автомобильный ксенон») 3000—3400 93
Натриевая газоразрядная лампа 430 Вт 48600 113
Светодиод 40-80 Вт 6000 115
Светодиодная лампа (цокольная) 4500K, 10 Вт 860 86
Солнце
3,63•1028 93
Идеальный источник света   683,002



Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Свет и освещение —

Свет всегда окружает нас. Солнечный свет, лунный свет, и свет звёзд являются наиболее важными источниками света в жизни человека. Из-за необходимости в дополнительном свете, люди научились собственными силами создавать источники света. Понимание фундаментального различия между естественным и искусственным светом является основой в описании естественных и искусственных источников света. Природные источники света находятся вне контроля людей. Они включают в себя солнечный свет, лунный свет, свет звёзд, различных растительных и животных источников, радиолюминесценцию и, конечно же, огонь.

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени, и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол и масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет.

žДальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то что появилась возможность для освещения больших площадей в городах, зданий и др, за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезинненых рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана.

Следующий этап развития в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300°С, то при использовании электричества температура может быть еще значительно увеличена.

Из-за их очевидных преимуществ с точки зрения доступности, безопасности, чистоты, и возможности удаленного управления, электрические лампы вытеснили почти все другие искусственные источники освещения в жизни человека. Однако, так как энергия, необходимая для работы таких искусственных источников света обеспечивается в основном при потреблении природных ресурсов, мы приходим к мысли о том, что необходимо в максимально возможной степени использовать природные источники света.

Эксплуатация природных источников света остается одной из самых больших проблем в освещении.

Основные светотехнические характеристики

Оптическая часть спектра, состоящая из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, имеет диапазон длин волн от 0,01 до 340 мк. Человеческий глаз воспринимает излучения с длиной волны от 0,38 до 0,77 мк.Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется 

световым излучением, а мощность такого излучения — световым потоком. Единица светового потока — люмен (лм).

Как правило, источники света излучают световой поток в разных направлениях неодинаково. Поэтому, чтобы можно было характеризовать интенсивность излучения светового потока в том или ином направлении, вводится понятие «угловой плотности» светового потока, называемой силой света источника в данном направлении. Сила света — пространственная плотность светового потока; характеризует величину световой энергии, переносимой в некотором направлении в единицу времени.

Сила света, характеризуя интенсивность излучения света в данном направлении, не может, однако, служить мерилом для оценки уровня светового ощущения, так как световое ощущение зависит также и от видимых глазом размеров светящейся поверхности тела. Величиной, определяющей уровень светового ощущения, является яркость.

Яркость — это световое ощущение, создаваемое самосветящимся или освещаемым предметом в глазу наблюдателя; она зависит от величины силы света, испускаемой предметом в направлении к глазу, и величины проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Поверхностная плотность светового потока в данной точке называется освещенностью. Единицей освещенности является люкс (лк). Люкс соответствует поверхностной плотности светового потока в 1 лм, равномерно распределенного на площади в 1 м2.

Фон — это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

Важнейшей характеристикой условий освещения является яркостный контраст между рассматриваемыми деталями и фоном. Он определяется процентным отношением разности яркости детали и фона к большей яркости и оценивается как малый (до 20%), средний (до 50%) и большой контраст (больше 50%).

Контрастная чувствительность (т. е. способность глаза различать минимальную разность в освещенностях фона и деталей) возрастает с увеличением освещенности.

Важной характеристикой качества освещения является пульсация светового потока источника света. Световой поток разрядных источников света при питании током промышленной частоты пульсирует с частотой 100 Гц. Пульсация светового потока зрительно не воспринимается, так как частота пульсации превышает критическую частоту слияния мельканий, но неблагоприятно влияет на биоэлектрическую активность мозга, вызывая повышенную утомляемость.

Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины, появляется напряжение на глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль.

Освещение пульсирующим светом особенно опасно при наличии в поле зрения движущихся и вращающихся обьеков возникновением стробоскопического эффекта. Исследования показывают, что опасность возникновения стробоскопического эффекта существует даже при Кп -10%.

В качестве количественной характеристики пульсации освещенности в отечественных нормах принят коэффициент пульсации. Он равен отношению половины максимальной разности освещенности за период к средней освещенности за период, выраженному в процентах.

Как генерируется свет

Наиболее естественный свет исходит от солнца и луны. Его происхождение делает его абсолютно чистым, и он не потребляет природные ресурсы. В то же самое время искусственные источники для преобразования накопленной энергии в световую энергию обычно требуют потребления природных ресурсов, таких как ископаемое топливо. Электрическое освещение с одной стороны превосходит по всем параметрам е пламя от сгорания древесины, газа, нефти, но и является источником загрязнения окружающей среды. Однако, электричество может быть получено из природных источников энергии, таких как ветер, гидро-, геотермальная и солнечная энергии.
Лампы накаливания генерируют свет по следующему принципу, свет испускает тело накала, нагреваемое электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего — вольфрама), либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами галогенов.
Другие типы ламп излучают свет посредством сложной системы химических реакций, при протекании которых электрическая энергия превращается в энергию света. Эти процессы протекают в отношении генерируемого света обычно более эффективно, чем в лампах накала. Например, флуоресцентная лампа генерирует свет при подаче электрического напряжения в газе, испускающем ультрафиолетовое излучение, которое окончательно преобразуется в видимый свет особым веществом, обеспечивающим необходимое свечение. Этот процесс генерирует свет примерно на 400 процентов более эффективно, чем в случае с обычными лампами накаливания. При этом выделение тепловой энергии всегда является побочным эффектом.

Сверхъяркие светодиоды являются результатом стремительного технологического развития светодиодной техники. Масса новых применений для них вызвало появление отдельной ниши рынка, известной под названием «светодиоды высокой яркости». В быту часто пользуются следующими синонимами: «сверхяркие светодиоды», «ультраяркие светодиоды», «суперяркие светодиоды» и т.п.

Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговыми, накальными и газоразрядными лампами. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 120 люмен на ватт, что сравнимо с отдачей люминесцентных ламп — 60—100 люмен на ватт. Для сравнения, световая отдача ламп накаливания, включая галогенные, составляет 10—24 люмен на ватт.

Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах и декоративной светотехнике. Светодиодные осветительные приборы подразделяются на уличные и интерьерные. Сегодня их применяют для подсветки зданий, автомобилей, улиц и рекламных конструкций, фонтанов, тоннелей и мостов. Данное освещение используют для подсветки производственных и офисных помещений, домашнего интерьера и мебели.

Раздел в разработке.

Корейское солнце у вас дома, светодиодные лампы со световым потоком солнца

Для проведения тестирования были получены светодиодные лампы Е14 и Е27 от компании Remez. Компания первая в России начала выпуск лампочек с новыми уникальными корейскими светодиодами Sunlike световой поток которых аналогичен солнечному свету. Обычные светодиоды выполнены на кристаллах излучающих синий цвет, который проходит через люминофор и становится белым. В светодиодах Sunlike используются фиолетовые кристаллы для получения солнечного света.

У них немного ниже эффективность люмен на ватт по сравнению с классическими светодиодами.

Узнать все подробности технологии Sunlike можно узнать у моего коллеги Алексея Надёжина .

Небольшое пояснение

  1. На Хабре публикует обзоры мой коллега Алексей Надежин, образцы для обзоров у нас иногда совпадают. Он проводит в основном только основные замеры, у меня полное тестирование, включая обследование начинки, нагрев светодиодов, срок службы.
  2. Алексей выкладывает обзоры первым, мои обострившиеся проблемы со спиной и ногами не позволяют писать обзоры и тесты быстрее.
  3. На Хабре у меня полукоммерческий аккаунт, поэтому не надо возмущаться наличию ссылок.
  4. Некоторые считают, если про лампы было уже написано, то второй раз не должны писать про них. По этой причине активно минусуют мой контент и испытывают личную неприязнь. Предлагаю таким посетителям простое решение, если вам не нравится мой контент, то просто не смотрите. Получается вы давитесь кактусом, но продолжаете его есть, не терзайте себя так и берегите здоровье.

Характеристики


Образцы светодиодные лампы Е27 и Е14 с цветовой температурой 3000К и 4100К, это соответствует теплому свету как от лампочек накаливания и нейтрально белому. Так же существуют модели с белым холодным светом на 5700К.

Начинка


Приборы


Мощность


Образцы прогреваются до рабочей температуры в течение 30 минут. За этот период мощность немного снижается в среднем на 5%, это обычный показатель для большинства лампочек Е14 и Е27.

Мощность оказалась в пределах заявленных значений.


Световой поток

Для измерения светового потока используем фотометрическую сферу. Предварительно прогреваем светодиодные лампы в течение 60 минут.

Замеры показали, что измеренный световой поток соответствует заявленному. Следует учитывать, что на производстве допускается отклонение ±5%. Так же погрешность измерительного прибора ± 3%


Нагрев


Важный параметр, который непосредственно влияет на срок службы изделия — это нагрев светодиодов. Лампы прогревались полностью в собранном виде, перед замером рассеиватель снимался и проводился замер.

Нормальный нагрев современных светодиодов, используемых в обычном освещении, составляет 100 — 110 градусов. При этом сохраняется заявленный срок службы изделия. У светодиодных ламп Remez Е14 и Е27 срок службы составляет 30.000 часов по стандарту LM80. Через указанный период времени световой поток снизится до 80% от первоначального. Гарантийный срок эксплуатации 5 лет.


Цветовая температура


Чтобы не показывать таблицу, заполненную однотипными результаты, цветовая температура соответствует заявленным показателям 4100К и 3000К. Индекс цветопередачи находится на уровне CRI 96-98, что соответствует цветопередаче солнечного света.

Совместимость с подсветкой выключателя


Многие сталкиваются с проблемой несовместимости светодиодных ламп с выключателем, в котором есть подсветка. Для этого в выключателе устанавливается светодиод или неоновая лампа. Когда они светятся, через них проходит небольшой ток, из-за которого лампочка может постоянно немного светится или вспыхивать с периодичностью 2-5 секунд. Такую проблему имеют 90% лампочек.

Тесты показали, что все лампы Remez адаптированы к работе с выключателями с подсветкой.

Упаковка


Где купить?


Если вас интересуют эти светодиодные лампы Remez, то вы можно приобрести на
Ozon и Wildberries.
Полный список по ссылке.

Итоги


Лампы Remez соответствуют характеристикам, заявленным производителем. Минимальная частота пульсаций

За счет света, максимально близкого к естественному солнечному, глаза испытывают меньшую нагрузку. Такие лампы могут быть востребованы у фотографов, художников, дизайнеров, стилистов.

Корейское солнце у вас дома, светодиодные лампы со световым потоком солнца

Для проведения тестирования были получены светодиодные лампы Е14 и Е27 от компании Remez. Компания первая в России начала выпуск лампочек с новыми уникальными корейскими светодиодами Sunlike световой поток которых аналогичен солнечному свету. Обычные светодиоды выполнены на кристаллах излучающих синий цвет, который проходит через люминофор и становится белым. В светодиодах Sunlike используются фиолетовые кристаллы для получения солнечного света.
У них немного ниже эффективность люмен на ватт по сравнению с классическими светодиодами.

Узнать все подробности технологии Sunlike можно узнать у моего коллеги Алексея Надёжина .

Небольшое пояснение

  1. На Хабре публикует обзоры мой коллега Алексей Надежин, образцы для обзоров у нас иногда совпадают. Он проводит в основном только основные замеры, у меня полное тестирование, включая обследование начинки, нагрев светодиодов, срок службы.
  2. Алексей выкладывает обзоры первым, мои обострившиеся проблемы со спиной и ногами не позволяют писать обзоры и тесты быстрее.
  3. На Хабре у меня полукоммерческий аккаунт, поэтому не надо возмущаться наличию ссылок.
  4. Некоторые считают, если про лампы было уже написано, то второй раз не должны писать про них. По этой причине активно минусуют мой контент и испытывают личную неприязнь. Предлагаю таким посетителям простое решение, если вам не нравится мой контент, то просто не смотрите. Получается вы давитесь кактусом, но продолжаете его есть, не терзайте себя так и берегите здоровье.


Характеристики


Образцы светодиодные лампы Е27 и Е14 с цветовой температурой 3000К и 4100К, это соответствует теплому свету как от лампочек накаливания и нейтрально белому. Так же существуют модели с белым холодным светом на 5700К.

Начинка


Приборы


Мощность


Образцы прогреваются до рабочей температуры в течение 30 минут. За этот период мощность немного снижается в среднем на 5%, это обычный показатель для большинства лампочек Е14 и Е27.

Мощность оказалась в пределах заявленных значений.

Световой поток

Для измерения светового потока используем фотометрическую сферу. Предварительно прогреваем светодиодные лампы в течение 60 минут.

Замеры показали, что измеренный световой поток соответствует заявленному. Следует учитывать, что на производстве допускается отклонение ±5%. Так же погрешность измерительного прибора ± 3%

Нагрев


Важный параметр, который непосредственно влияет на срок службы изделия — это нагрев светодиодов. Лампы прогревались полностью в собранном виде, перед замером рассеиватель снимался и проводился замер.

Нормальный нагрев современных светодиодов, используемых в обычном освещении, составляет 100 — 110 градусов. При этом сохраняется заявленный срок службы изделия. У светодиодных ламп Remez Е14 и Е27 срок службы составляет 30.000 часов по стандарту LM80. Через указанный период времени световой поток снизится до 80% от первоначального. Гарантийный срок эксплуатации 5 лет.

Цветовая температура


Чтобы не показывать таблицу, заполненную однотипными результаты, цветовая температура соответствует заявленным показателям 4100К и 3000К. Индекс цветопередачи находится на уровне CRI 96–98, что соответствует цветопередаче солнечного света.

Совместимость с подсветкой выключателя


Многие сталкиваются с проблемой несовместимости светодиодных ламп с выключателем, в котором есть подсветка. Для этого в выключателе устанавливается светодиод или неоновая лампа. Когда они светятся, через них проходит небольшой ток, из-за которого лампочка может постоянно немного светится или вспыхивать с периодичностью 2–5 секунд. Такую проблему имеют 90% лампочек.

Тесты показали, что все лампы Remez адаптированы к работе с выключателями с подсветкой.

Упаковка


Где купить?


Если вас интересуют эти светодиодные лампы Remez, то вы можно приобрести на
Ozon и Wildberries.
Полный список по ссылке.

Итоги


Лампы Remez соответствуют характеристикам, заявленным производителем. Минимальная частота пульсаций

За счет света, максимально близкого к естественному солнечному, глаза испытывают меньшую нагрузку. Такие лампы могут быть востребованы у фотографов, художников, дизайнеров, стилистов.

© Habrahabr.ru

В Германии зажгли искусственное Солнце (11 фото) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии


Немецкие исследователи из Центра Авиации и Космонавтики (DLR) в городе Юлих запустили экспериментальную световую установку — «искусственное солнце», мощность которой по величине концентрированного светового потока превосходит все имеющиеся световые установки в мире. Прикладная ценность такого проекта заключается в создании технологии использования концентрированного светового потока для безопасной добычи водорода.


Световая установка состоит из 149 7-килловатных ксеноновых короткодуговых ламп, световой поток от которых сконцентрирован на квадратной пластинке со стороной 20 см. Мощность генерируемого светового потока в 10 тыс. раз больше интенсивности потока солнечного света попадающего на Землю, при этом на пластине температура достигает 3 500° С. Руководитель лаборатории DLR Бернард Хоффшмидт предупреждает, что при попадании в концентрированный световой поток человек мгновенно сгорает.


Созданная установка, размещенная в специализированном трехэтажном здании, имеет высоту 15 метров и представляет собой составную часть комплексной исследовательской программы Synlight, изучающей возможность выделения водорода из пара воды. Собственно установка, обошедшаяся лаборатории в 3,8 млн. долларов США, является слишком затратной как в денежном выражении, так и в потреблении энергии (4 часа работы агрегата затратили количество электрической энергии по величине сопоставимое с потреблением электричества семьёй из 4-х человек в течение года).
Именно отсутствие экономически выгодной и безопасной технологии извлечения водорода тормозит развитие энергетических установок, работающих на водороде, создание транспортных средств с водородными двигателями. Сдержать глобальное потребление при помощи инновационной технологии добычи водорода можно только при возможности извлечения большого объема водорода, измеряемого миллиардами тонн, подчеркивает Бернард Хоффшмидт.
Сотрудники DLR рассчитывают, что проект Synlight, в частности «искусственное Солнце», помогут выявить более эффективные методы расщепления воды на водород и кислород с помощью солнечной энергии. Подобные исследования ранее уже проводились, но только в лабораторных условиях.


Способ концентрации солнечного света, аналогичный методу, использованному лабораторией DLR, уже практикуется в солнечно-термальных электростанциях. Турбины на таких станциях приводятся в работу паром, выработанным при нагреве воды в «солнечной башне» при помощи концентрированного солнечного светового потока.

Источник: wired.com

Инновационные пассивные гелиосистемы — Здания высоких технологий — Инженерные системы

Инновационные пассивные гелиосистемы

Ганс Ерхорн, Хайке Ерхорн-Клуттиг

Здания – основные потребители энергии, и одним из методов снижения величины потребления может стать использование устройств, регулирующих подачу энергии солнечной радиации в здание, так называемых пассивных гелиосистем. Приведем примеры и отметим их роль в повышении энергоэффективности зданий.

Влияние пассивных гелиосистем на энергоэффективность зданий и комфорт помещений в нем

 

Функцию затенения в самом простом виде выполняет любой объект, предотвращающий попадание солнечного света в здание, например штора или навес. В настоящее время на европейском рынке предлагается широкий спектр пассивных гелиосистем разного уровня сложности, решающих одновременно несколько различных задач.

Современные затеняющие устройства могут перенаправлять солнечный свет внутрь помещения

 

Пассивные гелиосистемы регулируют количество теплоты и интенсивность освещения, поступающих в помещения зданий, тем самым внося определенный вклад в экономию энергии. Они позволяют снизить потребность в энергии, идущей на отопление или кондиционирование воздуха, поддерживая определенную температуру внутреннего воздуха, несмотря на изменения внешних климатических условий. При пасмурной погоде затеняющие устройства возможно настроить на пропускание большего потока дневного света в помещение, что снизит необходимость в искусственном освещении.

 

Кроме вопросов теплоснабжения и энергопотребления, инновационные пассивные гелиосистемы позволяют создавать комфортные условия для зрительного восприятия человека, в результате чего повышается производительность, сохраняется здоровье и поддерживается безопасность работы. Устройства, регулирующие подачу солнечной энергии, устанавливаются и на северных фасадах некоторых зданий для предотвращения проблем, связанных с бликами.

 

Согласно приложению Директивы по энергетическим характеристикам зданий (EPBD), затеняющие устройства должны предусматриваться проектом и учитываться при расчетах энергоэффективности зданий.

 

На рынке представлен широкий выбор пассивных гелиосистем. Они доступны как для наружной, так и для внутренней установки, в новых зданиях или при реконструкции существующих.

 

Некоторые системы могут выполнять даже функцию теплоизоляции. Все современные пассивные гелиосистемы для повышения их эффективности работы могут быть автоматизированы.

 

Примеры инновационных пассивных гелиосистем

 

Инновационные пассивные гелиосистемы выделяются своей способностью оптимально обеспечивать необходимую защиту от солнечного света как самостоятельно, так и в комбинации с различными функциями окон, например изменение интенсивности пропускания солнечного светового потока в помещение. Данная подборка иллюстрирует разнообразие инновационных решений, но не является окончательной.

 

Жалюзи с функцией изменения направления солнечного светового потока

Двухсекционные щелевые жалюзи могут не только перекрывать или снижать интенсивность падающего светового потока, но также изменять его направление. С одной стороны, такие системы создают зоны, лишенные солнечного света и бликов, с другой – обеспечивают необходимое естественное освещение. Они позволяют достигать состояния приватности в помещении (защиту от любопытных глаз) при сохранении удовлетворительного наружного обзора.

 

Схема жалюзи с функцией изменения направления светового потока

Схема двухсекционных вертикальных внутренних жалюзи, пропускающих дневной свет в верхней части и с затемнением в нижней части

 Жалюзи, закрывающиеся снизу вверх

Некоторые производители предлагают наружные металлические жалюзи, которые поднимаются с нижнего края окна вместо привычного – верхнего. Преимущество данной системы заключается в том, что верхняя часть окна, идеальная для пропускания естественного светового потока, остается незатемненной. Это позволяет оптимально использовать солнечный свет и избегать искусственного освещения помещения, т. е. экономить электроэнергию.

Маркиза – комбинация экрана и навеса – позволяет смотреть наружу во время использования затемнения

 

Маркизы

 

Маркиза объединяет функции оконного навеса и экрана. Она спускается вертикально до требуемой высоты, а затем отклоняется от фасада под углом. Преимущество заключается в том, что верхняя часть защищает от ненужных избыточных потоков света и тепловой энергии, а нижняя часть сохраняет удовлетворительный наружный обзор. Данную пассивную гелиосистему хорошо использовать над высокими окнами. Она отходит на небольшое расстояние от стены (обычно около 60 см) и довольно устойчива к воздействию ветра.

Прозрачная фольга, закрывающаяся снизу вверх и пропускающая дневной свет

Прозрачная фольга

 

Тисненая фольга с высокой отражающей способностью крепится с внутренней стороны оконной рамы. Металлическое покрытие настолько тонкое, что через него все хорошо просматривается. Фольга выпускается с нижней части окна и движется вверх. Таким образом, затемнение начинается с области обзора и предотвращает бликовый эффект (идеальна для офисных рабочих зон и т. п.), а верхняя часть окна может при необходимости остаться открытой и свободно пропускать солнечный световой поток в помещение. Системы из фольги поставляются с электрическим или ручным управлением. Несмотря на эффективную защиту от солнечного света и бликов, обзор через закрытую фольгу сохраняется, а солнечный свет все еще может использоваться для освещения помещения.

Схема работы стеклянной поверхности с функцией изменения направления солнечного светового потока

 

Комбинирование пассивной гелиосистемы с возможностями светопрозрачных конструкций

 

Двухсекционные жалюзи возможно комбинировать со статическими светопрозрачными элементами здания, снабженными функцией изменения направления солнечного светового потока. Обычно это окна, разделенные на две части. В верхней части располагается окно (высотой около 50 см) с функцией изменения направления солнечного светового потока, а в нижней части – обычное окно, оснащенное стандартными пассивными гелиосистемами, регулирующими подачу солнечной энергии.

Полупрозрачная пассивная гелиосистема

 

Полупрозрачные пассивные гелиосистемы

 

Полупрозрачные жаветлюзи и ставни действуют аналогично прозрачной фольге. Применяются, например, в рулонных металлических завесах с щелями, пропускающими световой поток.

 

Подобного эффекта можно добиться и при использовании фасадной сетки из нержавеющей стали. Микротекстура сетки блокирует солнечные лучи со значительно меньшим углом падения (от 30° до нормального положения), чем стандартная стеклянная поверхность (для стекла уменьшение передачи солнечного светового потока наблюдается при углах от 60° и выше). Использование сетки позволяет применять стекла с высокой степенью прозрачности и ограничивать попадание солнечной энергии внутрь помещения.

 

В течение дня через сетку обеспечивается хороший наружный обзор. Но необходимо помнить, что ночью возникает обратный эффект: при включенном свете люди, находящиеся снаружи помещения, могут видеть все, что происходит внутри.

Схема действия подвижных стеклянных плиток

 

Подвижные стеклянные плитки со специальным покрытием

 

Еще один тип пассивных гелиосистем – стеклянная плитка со специальным отражающим покрытием (ламель), монтируемая на переднем фасаде. В зависимости от угла наклона плитки отражающее покрытие может блокировать прямой солнечный световой поток или направлять его к потолку помещения. Данная система обеспечивает плавное регулирование естественного освещения комнаты. Кроме того, плитку можно использовать и для экономии энергии. Для этого она устанавливается в вертикальное положение и создает вертикальную воздушную завесу, наподобие двойного фасада. При нанесении инфракрасного покрытия на ее вторую поверхность можно существенно усилить энергосберегающий эффект благодаря снижению передачи тепла из помещения в окружающую среду (актуально зимой).

 

В качестве покрытия стеклянной плитки можно использовать фотогальваническую фольгу. В этом случае часть падающего солнечного излучения можно преобразовывать в электричество. Однако это обычно приводит к существенному нагреву поверхности остекления. Поэтому для повышения эффективности фотогальванических элементов и предотвращения возникновения дополнительной тепловой нагрузки на помещение требуется обеспечение вентиляции самой пассивной гелиосистемы.

Здание Берлаймонт – штаб Европейской комиссии в Брюсселе. Фасад оснащен стеклянной плиткой, которая работает наподобие фасада с двойным остеклением

Термохромные и электрохромные светопрозрачные конструкции

 

Светопрозрачные конструкции также можно адаптировать к требованиям пользователя, например при помощи нанесения между стеклами активных энергопроводящих слоев.

 

Термохромное стекло меняет свои оптические свойства при достижении определенного температурного порога. В большинстве таких систем прозрачный слой при увеличении температуры становится белым и светорассеивающим и отражает падающий свет. При наличии нежелательно высокого уровня энергии солнечной радиации теплопередача остекления автоматически снижается.

 

Электрохромное остекление представляет собой другой тип переключаемого остекления. Это один из лучших примеров «стекла будущего». Всего за несколько секунд оно становится либо полностью прозрачным, либо затемняется для защиты от потока солнечного излучения или снижения его интенсивности. Переключение осуществляется при помощи изменения напряжения, подающегося на специальную фольгу стеклянной поверхности. Для работы системы требуется электричество, которое при оценке энергоэффективности здания необходимо учесть в его энергетическом балансе.

Плитка с фотогальваническим покрытием

 

Еще одной инновационной разработкой в области систем контроля передачи солнечной энергии являются жалюзи с фотогальваническими элементами снаружи. Улавливаемая ими солнечная энергия используется для выработки электричества. Так же как и для подвижной стеклянной плитки с защитным покрытием, необходимо обеспечивать вентиляцию данной системы для обеспечения безопасной и высокоэффективной работы фотогальванических элементов и предотвращения избыточного нагрева помещений.

Схема работы призматического остекления

 

Призматическое остекление

 

Призматическое остекление обеспечивает полное отражение, перенаправление или передачу светового потока в зависимости от угла излучения. Для достижения требуемого эффекта эти системы должны ориентироваться в соответствии с положением солнца. Из-за преломления светового потока внутри призмы возможно изменение цвета солнечных лучей.

Схема действия подвижных стеклянных плиток

 

Голографическая пленка

 

Использование голографии позволяет трансформировать пассивные гелиосистемы в пленочные конструкции, обеспечивающие полное отражение, изменение направления или передачу потока солнечного света в зависимости от угла падения солнечных лучей. Системы могут работать только в статическом режиме, поэтому должны заранее быть сориентированы в соответствии с традиционным положением солнца относительно конкретного объекта.

 

Для правильной эксплуатации сиcтем, регулирующих подачу энергии солнечной радиации в помещение, следует предоставить соответствующую информацию собственникам / арендаторам здания. Как показывает опыт, без подобной информации не всегда понятно, почему данная система ведет себя определенным образом, что вызывает раздражение владельцев. Кроме того, данные по получаемой от гелиосистемы экономии энергии и улучшению качества внутреннего воздуха стимулируют к использованию установок.

 

Необходим комплексный подход к оценке энергоэффективности от применения пассивных гелиосистем. То есть следует их рассматривать не только с точки зрения влияния на расход энергии на охлаждение / отопление помещений, но и учесть их влияние на регулирование подачи естественного освещения и, следовательно, на экономию электрической энергии.

 

Итак, инновационные системы регулирования подачи солнечной энергии и антибликовой защиты способны внести существенный вклад в экономию энергии в современных частных и коммерческих зданиях, одновременно повышая уровень комфорта их пользователей. Интеллектуальные системы управления такими системами позволят обеспечить максимально возможную выгоду.

 

При проектировании нового здания или реконструкции существующего необходимо анализировать все потребности пользователей, включая эффект от применения данных систем. 


Солнцезащитные

C наступлением лета, приходят и жаркие дни, которые становятся для владельцев квартир серьезной проблемой, когда от всепроникающих солнечных лучей некуда спрятаться. Не везет в этом плане в основном тем, чьи окна выходят на южную сторону. Даже открытые окна не спасают от духоты в солнечный жаркий день.

Многие решают эту проблему, устанавливая кондиционер, но для людей с ослабленным иммунитетом – такой вариант практически неприемлем, т. к. прохладный поток воздуха может способствовать быстрому переохлаждению и, как следствие, наступает простуда. Также не стоит забывать, что вы «платите» не только своим здоровьем, но еще оплачиваете электроэнергию за кондиционер.

Еще можно напомнить о том, что при длительном нахождении предметов интерьера под воздействием прямого солнечного света, происходит их выцветание. Многие вещи «выгорают» и становятся тусклыми, что способствует их преждевременному старению. Да и сам по себе яркий солнечный свет, кроме повышения температуры в помещении, дает ощутимую нагрузку на зрение человека, что приводит к быстрой утомляемости.

Наиболее эффективной защитой от солнца, без вреда своему здоровью и без постоянных денежных затрат, является установка окон и дверей с солнцезащитными стеклопакетами.

Солнцезащитное стекло позволяет снизить пропускание солнечной и тепловой энергии внутрь помещения. Стоит отметить, что стеклопакеты с применением такого стекла не пропускают только тепловой спектр излучения, а это означает, что видимость практически не ухудшается. Снижается только яркость солнечных лучей, что делает солнечный свет более комфортным для восприятия.

Такое стекло пропускает 65-75% светового потока, а в инфракрасном излучении – 30-35%. Но это средние значения, т.к. на способность стекла пропускать и поглощать лучи влияет толщина листа.

Существует несколько видов производства солнцезащитного стекла:

1. Напыление покрытия из оксидов и нитридов металлов;
2. Окрашивание стекла при производстве в массе;
3. Наклеивание полимерной пленки.

 

Зеркальное стекло
Основное отличие от обычного зеркала заключается в том, что зеркальное стекло является полупрозрачным, т.е. максимально возможно пропускает свет в одну сторону, и с меньшим процентом пропускания – в другую. Что позволяет эффективно отражать солнечные лучи и сохранять прохладу в помещении. Такое стекло зачастую называют архитектурным.

Кроме всего прочего, это стекло обеспечивает электромагнитное экранирование, осуществляя защиту от несанкционированного доступа к информации по электромагнитному излучению.

 

Производится это стекло способом металлизации материала. Говоря простыми словами, на стекло наносится напыление (покрытие с использованием оксидов и нитридов металлов), которое позволяет приобрести этому стеклу свойства зеркала, либо определенный оттенок. Технологический процесс напыления обеспечивает покрытию прочность, устойчивость и долговечность.

Также, существует более дешевый способ – нанесение зеркальной пленки. Она может быть нанесена на существующее остекление, но характеристики свето- и теплопропускания будут гораздо хуже, чем у стекол с напылением.

Применение зеркальных стекол: квартиры и коттеджи, бассейны и террасы, торговые центры, рестораны, развлекательные заведения; перегородки в офисных помещениях, остекление в переговорных комнатах; медицинские и педагогические учреждения; вокзалы, метро, крупные магазины, театры.

 

Тонированное стекло
В этой категории различают солнцезащитное селективное стекло, солнцезащитно-декоративное стекло и окрашенное в массе комбинированное стекло. Основные отличия заключаются в технических характеристиках пропускания/отражения светового потока, солнечной энергии и в коэффициентах теплопередачи/затемнения.

Самое основное отличие – наличие разных оттенков стекла, за счет которых можно произвести остекление, учитывая не только требования по теплопередаче, но и предпочтения заказчиков в декоративном плане. Спектр оттенков (при просмотре с фасадной стороны) – от зеленовато-голубого до золотистого. Оттенки на просвет могут не совпадать с внешними, что в общем-то не так важно.

 

Существует одна очень важная особенность таких стекол – их нельзя подвергать высокой термообработке (например, при закалке, или моллировании, т.е. сгибу) Однако, солнцезащитное покрытие (а конкретно, солнцезащитно-декоративное) может быть нанесено на изначально закаленное стекло. Поэтому, рекомендуется наносить такое покрытие на термостойкое, закаленное стекло во избежание возможного разрушения от термоудара в результате солнечного нагрева.

Еще стоит упомянуть и об узорчатом и матированном стекле, которое мягко рассеивает свет благодаря равномерно распределенному мелкому рисунку (или полностью матовой поверхности). В результате снижается видимость стеклопакета и уменьшается количество проходящей сквозь стекло солнечной радиации.

Применяют тонированные стекла в бассейнах, коттеджах, торговых центрах, ресторанах, развлекательных заведениях, вокзалах, аэропортах, метро, крупных магазинах, театрах.

 

Стекло с полимерной пленкой
Не всегда люди заранее продумывают вопрос защиты от солнца, а при выборе стеклопакетов многие менеджеры не учитывают особенностей расположения объектов остекления и не предлагают варианты с солнцезащитными стеклопакетами.

Что делать в таком случае? Ведь остекление – удовольствие недешевое. Да и если менять стеклопакеты, то куда девать те, что были заказаны изначально?

В таком случае, можно заклеить все стеклопакеты пленкой на основе полимера, адаптированного к перепадам температур от -40 до +80 градусов по Цельсию. Снизить яркость, в зависимости от вида пленки, возможно от 20 до 80%, что позволяет избавиться от бликов, но также, позволяет сохранить четкий и ясный вид из окна.

 

 

Одним из существенных плюсов данного вида «обработки» стекол является дешевизна такого метода. А в минусы можно записать наименьшую стойкость по сравнению с покрытием на основе оксидов и нитридов металлов. Наряду с этим, пленки ограничивают не только тепловой, но и световой поток.

Если летом небольшой сумрак дарит приятный отдых глазам, то зимой он еще больше усугубляет сезонную недостаточность естественного освещения. Так что при выборе того или иного стекла нужно всегда выдерживать компромисс между светопропускной и теплозащитной способностью.

 

 

Про стеклопакеты     Теплопакеты     Солнцезащитные     Огнестойкие     Шумоизоляционные

Безопасные     Самоочищаюшиеся     Стеклопакеты с электроподогревом

 

Использование физических значений освещения с Enlighten и UE4 | Enlighten — Решение для глобального освещения в реальном времени

Физический рендеринг стал стандартной техникой в ​​разработке игр. Он предоставляет простой способ создания материалов на основе физических параметров, таких как шероховатость и металлический цвет, которые вам не нужно изменять, чтобы они хорошо смотрелись в различных условиях освещения.

Аналогичный физический подход к источникам света встречается реже. Без этого художники должны выбирать произвольные значения яркости и экспозиции и корректировать их, пока они не будут выглядеть «правильно».Освещение на основе изображения, полученное с помощью фотографии, является шагом к решению, но не решает проблему для вручную размещенных источников света.

Так не должно быть. Начиная с версии 4.19, UE4 поддерживает реальные блоки освещения и блоки экспонирования для реальных фотографий, поэтому вы можете настроить освещение на основе реальной яркости. Это значительно упрощает достижение желаемых результатов иммерсивного освещения без необходимости настраивать освещение каждый раз, когда вы вносите изменения.

Изобразите сцену

Представьте себе сцену с солнцем и лампой.Традиционный подход заключается в том, чтобы солнце излучало, скажем, в четыре раза больше света, чем лампа. Это может выглядеть нормально.

А теперь представьте, что мы добавляем еще пять ламп. Внезапно лампы дают больше света, чем солнце. Это выглядит неправильно — поэтому мы регулируем интенсивность лампы и настраиваем параметры экспозиции сцены, чтобы все сбалансировать. Это означает настройку всех источников света в сцене каждый раз, когда мы добавляем источник света.

Проблема в том, что яркость этих источников света физически не реалистична.На самом деле солнце излучает примерно в 60 раз больше света, чем обычная лампочка. Вместо этого, используя реалистичную яркость для солнца и ламп, нам не нужно заново настраивать освещение каждый раз, когда мы добавляем или удаляем лампу.

Использование физически реалистичного освещения в UE4

Чтобы использовать физически реалистичное освещение в UE4, просто используйте реальные единицы для ваших источников света. Начиная с версии 4.19, UE4 поддерживает реальные единицы освещения: люмены, канделы и люкс.

Например, допустим, мы хотим создать сцену с ярким солнечным светом.В реальном мире солнечный свет составляет около 120 000 люкс. Установите яркость солнца в вашей игре на 120 000 люкс, и вуаля — ваш солнечный свет соответствует реальности.

Кандела и световой поток для реальных источников света находятся в свободном доступе. Например, изображение ниже взято из руководства по покупкам светодиодов Jackson. В конце этого поста есть еще несколько источников.

Общие сведения о осветительных приборах

Люмен, кандела и люкс — стандартные единицы (СИ), аналогичные сантиметрам, килограммам или секундам.

Люмен Измерьте световой поток . Это общая мощность источника света — сумма всего света, который он излучает во всех направлениях.

Канделя мера силы света . Это мощность источника света в в одном направлении . Это может измениться в зависимости от направления измерения — например, прожектор излучает много света в одном направлении, но меньше света в других направлениях.

Люкс измеряет, насколько поверхность освещена светом.

Люмен, кандела и люкс определяются по отношению друг к другу. Источник света мощностью один люмен, который равномерно излучает свет на площади в один квадратный метр на расстоянии одного квадратного метра, имеет интенсивность в одну канделу. Освещенность поверхности на расстоянии одного метра от этого источника света составляет ровно один люкс.

Например, светильник мощностью 1000 люмен, излучающий свет равномерно во всех направлениях, имеет интенсивность около 80 кандел. Освещенность поверхности на расстоянии одного метра от этого источника света также составляет около 80 люкс.

Когда вы фокусируете этот свет с яркостью 1000 люмен в луче, сила канделы намного больше, чем когда свет излучается равномерно во всех направлениях. Когда сила света фокусируется примерно на 8% площади, его интенсивность становится 1000 кандел. Освещенность поверхности на расстоянии одного метра от этого источника света увеличивается в той же пропорции до 1000 люкс.

Как выбрать единицы

Иногда полезно знать математику, лежащую в основе стандартных осветительных приборов.(Не волнуйтесь — если вам не нравятся числа, вы можете пропустить этот раздел.)

Один люмен определяется как одна кандела на телесный угол на единицу площади. Это может быть выражено как $$ lm = cd \ cdot sr $$, где lm — люмен, cd — канделы, а sr — стерадианы

, где lm — люмен, cd — канделы, а sr — стерадианы. .

Полная сфера состоит из стерадианов 4pi, поэтому точечный источник света с силой света в одну канделу имеет световой поток 12.2 $$

Пример

В этом примере мы использовали бесплатную карту отражений из раздела обучения UE4.

Во-первых, мы удалили все статическое освещение и выполнили предварительный расчет Enlighten. Это первые шаги в подготовке уровня к освещению Enlighten.

Затем мы добавили направленный свет, который действует как солнце, а затем добавили глобальный объем постобработки, чтобы установить начальную экспозицию. Мы удалили лишние световые эффекты, такие как цветение и виньетка, потому что не хотим, чтобы они мешали нашей первоначальной настройке освещения — мы можем повторно добавить их позже, когда будем довольны нашим базовым планом.

Мы отключили коррекцию экспозиции глаз (Unreal docs) и указали экспозицию (Wikipedia) для EV7. Это потому, что мы хотим понять истинный эффект нашего освещения. Например, если мы удвоим яркость солнца, мы ожидаем, что оно будет вдвое ярче; но если экспозиция автоматическая, изображение настроится само, чтобы компенсировать более яркий свет. Это может ввести в заблуждение.

Мы установили для направленного света три различных значения интенсивности: 20 000 люкс, 50 ​​000 люкс и 165 000 люкс.Это реалистичные значения внешней освещенности в разное время суток. Поскольку Enlighten поддерживает карты освещения с плавающей запятой, мы можем использовать действительно большие числа, подобные этим, и при этом получать отличные результаты. На скриншотах ниже показан уровень с разными значениями:

Это отличное начало. Отсюда мы можем добавлять источники искусственного света, такие как лампы, и давать им реалистичные значения яркости, и они всегда будут влиять на освещение так, как мы можем предсказать.

Пример использования: демонстрация GDC

На GDC 2018 мы продемонстрировали уровень открытого мира, который использует преимущества реальных осветительных приборов. Сцены варьируются от яркого полуденного солнца до ущелья, заполненного лавой. Все непрямое освещение было создано с помощью Enlighten.

Поскольку демонстрация проходит через разное время дня, мы использовали разные значения яркости для солнца и луны в разное время дня и ночи.Мы также использовали Sky Light, чтобы заполнить затененные области и добавить насыщенность цвета, чтобы она соответствовала цвету неба.

Одна из проблем заключалась в том, чтобы сбалансировать наше физическое освещение с другими эффектами, такими как атмосферное рассеяние, божественные лучи и туман, которые не используют физическую модель освещения. Атмосферное рассеяние особенно сложно, поскольку по умолчанию оно настроено для использования с другими значениями интенсивности света, чем в реальном мире. Но как только вы настроите освещение с реальными числами, вы можете экспериментировать с другими эффектами, пока не получите нужный эффект.

Луна — главный источник света для ночных сцен. В реальной жизни луна дает около 0,25 люкс в ясную ночь по сравнению с 20 000–120 000 люкс, производимых Солнцем. Это довольно темно.

Это одна из ситуаций, когда мы не хотим использовать реальное значение яркости — это приведет к темной и скучной сцене. Вместо этого мы увеличили косвенное освещение, чтобы добавить визуального интереса, и равномерно увеличили освещение для различных источников света (луна, световой люк и т. Д.), Чтобы их относительные отношения остались неизменными.

Это реальный смысл использования реальных ценностей: не гоняться за реализмом ради реализма, а обеспечить отправную точку, которую легко настроить, даже если вы хотите что-то менее реалистичное. А поскольку Enlighten позволяет настраивать освещение в реальном времени, это отличный способ учиться с помощью итераций и экспериментов.

Несколько полезных справочников

Вы можете использовать эти реальные значения для источников света в своей игре.

Фотометрические блоки

Источник: Консультативная группа по световому загрязнению Новой Англии.

Тип лампы Вт Люмен (в расчете на модель)
Лампа накаливания матовая 100 1690
Лампа накаливания 120 1500
Кварц-галоген матовый 300 6000
Мини-затвор кварц-галогенный 50 895
Флуоресцентный 22 1200
Натрий низкого давления 90 13500
Натрий высокого давления 150 16000

Солнечный свет

Источник: статья в Википедии Daylight

Освещенность Пример
120 000 люкс Самый яркий солнечный свет
111000 люкс Яркий солнечный свет
20000 люкс Тень, освещенная всем чистым голубым небом, полдень
1000 — 2000 люкс Обычный пасмурный день, полдень
<200 люкс Экстремальная из самых густых грозовых облаков, полдень
400 люкс Восход или заход солнца в ясный день (окружающее освещение)
40 люкс Полностью пасмурно, закат / восход солнца
<1 люкс Экстремальная из самых густых грозовых облаков, закат / восход

Лунный свет

Источник: статья в Википедии Moonlight

Освещенность Пример
<1 люкс Лунный свет, ясное ночное небо
0. 25 люкс Полная луна, ясное ночное небо
0,01 люкс Четверть луны, ясное ночное небо
0,002 лк Звездный свет, ясное безлунное ночное небо

Райан Джонс, Silicon Studio Corporation

Как далеко, как ярко

Как далеко, как ярко КАК ДАЛЕКО, НАСКОЛЬКО ЯРКОСТЬ

1. Солнце
* Радиус
> 109 радиусов Земли
* Масса
> 333000 масс Земли
* Средняя плотность
> 1.4 г / см 3
* Яркость
> 3,9 x 10 26 Ватт
* Температура поверхности
> 5800 К
* Центральная температура
> 16 миллионов К
* Химический состав
> в основном водород И гелий
2. Яркость
* Общая энергия, излучаемая в секунду («мощность»)
* Светимости нескольких звезд
3.Яркость
* Поток: световая энергия, текущая в секунду. за квадратный метр
* Закон света обратных квадратов:

* Поток (F) и расстояние (d) ==> яркость
* Поток Солнца на Земле (1370 Вт / м 2 ) ==> яркость Солнца
4. Расстояние
* Определение расстояний
> Геометрия: Звездный параллакс
> Закон обратных квадратов:

* Звездный параллакс (триангуляция):


Вопросы

1.Вопрос. # 3, стр. 268.

2. Что измеряет поток звезды?

3. а) Звезда яркости Солнца, расположенная в 2 а.е. от Насколько яркой будет Земля вместо 1 а.е. по отношению к Солнцу?
b) Звезда яркости Солнца, расположенная в 20 а.е. от Земли. вместо 1 а.е., насколько ярким будет по отношению к Солнцу?

4. Известно, что некая звезда по светимости равна Солнцу, но его измеренный поток составляет всего 1/10 000 (одна десятитысячная) потока Солнца. Какое было бы расстояние до этой звезды в астрономических единицах?

5. Луна Юпитера Европа, которая фактически находится на том же расстоянии. от Солнца, поскольку Юпитер (5,2 а.е.) получает, насколько меньше солнечного света на квадрат метр, чем Земля?

6. Известно, что две звезды, A и B, имеют одинаковую светимость, но A кажется в 16 раз ярче (если смотреть с Земли), чем B. один дальше, и насколько он дальше, чем другой?

7.Вопрос. # 7, стр. 268.

8. Проб. # 1, стр. 268.

9. а) Каков параллакс Бетельгейзе, который находится на на расстоянии 130 пк от Солнца?
b) Изменился бы параллакс Бетельгейзе значительно, если бы мы измерить его расстояние от Земли, а не «от Солнца», как мы это делаем в часть а) этого вопроса? Поясните свой ответ.

10. Почему измерения параллакса звезд работают только с ближайшими звезды?

11.а) Каким будет параллакс звезды, измеренный с Земли сравните с параллаксом той же звезды , измеренным от Марс? (Например, будут ли параллаксы одинаковыми или разными?) Объясните Ваш ответ.
b) Предположим, что наименьший параллакс, который мы можем точно измерить, равен 0,01 угловой секунды (независимо от того, измеряем ли мы с Земли, с Юпитера или где-то еще). Наименьший параллакс соответствует наибольшему расстоянию (поскольку расстояние обратно пропорционально предложенный к параллаксу).Можем ли мы точно измерить большие расстояния с Марса (с использованием звездного параллакса), чем мы можем с Земли? Объяснять Ваш ответ.


Ответы

1. Светимость измеряет полную энергию, излучаемую звездой на во-вторых, на всех длинах волн. Стандартная единица светимости — ватт. Светимость звезды в единицах L Солнце говорит нам о том, насколько яркой является звезда. звезда находится относительно Солнца. Например: звезда яркости. 0.25 L sun будет четверть светимости Солнца.

2. Поток — это мера количества энергии, протекающей в секунду. через единицу площади (например, один квадратный метр) из-за звезды (или любой другой источник света).

3. а) Эта звезда выглядела бы на 1/4 ярче Солнца; т.е. его поток был бы 1/4 солнечного потока: F a 1 / д 2 = 1/2 2 = 1/4. Обратите внимание, что 2 — это коэффициент, на который изменилось расстояние, а не абсолютное значение расстояния.
б) Эта звезда появится 1/400 яркости Солнца: 1/400 = 1 / (20 2 )

4. Эта звезда должна лежать в расстояние 100 а.е. от Земли. Увеличение расстояния в раз 100 уменьшает поток в 10000 раз:
Ф а 1 / д 2 = 1 / (100 2 ) = 1/10 000.

5,1 / 5,2 2 = 1/27. Таким образом, Европа получает примерно 1/27 солнечной энергии на квадратный метр, чем делает Земля.

6. Поскольку B встречается 16 раз тусклее, чем A (его поток равен 1/16 A потока), B должен находиться в 4 раза дальше от США, чем A: F a 1 / d 2 = 1 / (4 2 ) = 1/16.

7. Вот диаграмма, показывающая соотношение между расстоянием до звезды (d) и параллаксом звезды угол (p):

.

Угол измеряется путем наблюдения звезда дважды, наблюдения происходили с разницей в шесть месяцев. Цель звезда (здесь красная звезда) кажется смещающейся на фоне более далекие звезды (зеленые).Половина этого очевидного сдвига ( «parallax») — угол параллакса. Угол параллакса и расстояние просто связано: d = 1 / p. В этом уравнении необходимо измерить p в угловых секундах (1 угловая секунда = 1/3600 градуса). Измеряя расстояния таким образом, мы устанавливаем новую единицу расстояния: когда p = 1 угловая секунда, расстояние 1 парсек (пк).

8. а) d = 1 / p = 1 / 0,742 = 1,35 шт.
б) д = 1 / п = 1/0.286 = 3,50 шт.

9. а) p = 1 / d = 1/130 = 0,0077 arcsec
b) Параллакс Бетельгейзе будет изменение на величину, которая настолько мала, что ее невозможно измерить, потому что расстояние между Землей и Солнцем ничтожно по сравнению со 130 парсеками.

10. Удаление расстояния от звездный параллакс требует измерения очень малого угла; как расстояние увеличивается, размер этого угла уменьшается. В конце концов, мы приедем под углами, которые слишком малы для измерения.Это происходит на расстоянии от 100 до 200 парсек.

11. a) Измеренный параллакс от Марса будет больше, потому что орбита Марса больше орбиты Земли (таким образом, базовая линия для треугольника параллакса, отсчитываемого от Марса, будет больше).
б) Мы должны уметь измерять большие расстояния точнее от Марса, чем от Земли. Как базовая линия параллаксного треугольника больше от Марса, наименьший параллакс угол естественно соответствует большему расстоянию.

Солнечный свет на Марсе — достаточно ли света на Марсе для выращивания помидоров? : Tomatosphere

Отсутствие значительной атмосферы и, следовательно, очень слабое парниковое потепление в сочетании с удаленностью Марса от Солнца делают Марс действительно очень холодным местом.

Единственными значительными погодными явлениями на Марсе являются пыльные бури и сильные ветры. Эти пыльные бури могут закрывать солнце на очень длительные периоды времени, иногда превышающие несколько недель.

Будет ли на Марсе достаточно естественного солнечного света для выращивания таких культур, как помидоры, если они будут размещены в подходящей теплице, или потребуются теплицы с искусственным обогревом?

Два изображения ниже иллюстрируют спектр Солнца, видимый с Земли и Марса соответственно.

Скачать изображение

Солнечное излучение над атмосферой Земли чуть больше 1300 Вт / м2 (1300 Вт на квадратный метр). Атмосфера Земли не совсем прозрачна для солнечного света, и около четверти солнечного света поглощается или рассеивается, прежде чем достигает поверхности.

На поверхности Земли, когда Солнце находится прямо над головой в местный полдень (чистая сухая атмосфера), солнечное излучение снижается примерно до 1000 Вт / м2 (1000 Вт на квадратный метр). Это значение сильно варьируется в зависимости от таких факторов, как количество пыли и водяного пара в атмосфере.

В местный полдень на Марсе, когда Солнце находится прямо над головой, солнечное излучение составляет 590 Вт / м2 (590 Вт на квадратный метр).

Все вышеупомянутые измерения проводились при падающем свете перпендикулярно к поглощающей поверхности. Если солнечный свет падает на поверхность под углом, на поверхность будет падать меньше энергии (на квадратный метр).

Две наиболее важные особенности этих изображений:

  • Формы спектров идентичны.Они различаются только ростом.
  • Общая площадь каждого спектра пропорциональна общей энергии солнечного света. Другими словами, площадь изображений пропорциональна освещенности.

Где на Земле…?

Максимальное солнечное излучение на Марсе составляет около 590 Вт / м2 по сравнению с примерно 1000 Вт / м2 на поверхности Земли.

Интенсивность Солнца на горизонтальном участке поверхности Земли 590 Вт / м2 возникает, когда Солнце находится всего на 36 градусов над горизонтом.Например, максимальная интенсивность Солнца до местного полудня на Марсе, когда Солнце находится прямо над головой, примерно такая же, как у Солнца на Земле в полдень 15 февраля в Миннеаполисе, Миннесота, или Портленде, Орегон.

Скачать изображение

Скачать изображение

На приведенной выше диаграмме сравнивается интенсивность Солнца на Марсе с интенсивностью Солнца в вашем местоположении на Земле, с использованием даты и широты конкретных мест. Для любой широты и любой даты вы можете определить, будет ли интенсивность солнечного света на Земле меньше или больше интенсивности солнечного света на Марсе.В темной заштрихованной области (сине-зеленый) солнечное излучение на Земле никогда не превышает 590 Вт / м2 (максимальное солнечное излучение на Марсе). В светлой заштрихованной области (желтый) солнечное излучение на Земле превышает 590 Вт / м2 как минимум в течение части дня. На красной линии между двумя заштрихованными областями интенсивность солнечного света на Земле достигает , ровно 590 Вт / м2 всего на несколько мгновений (в местный полдень).


Помидоры на острове Девон

Скачать изображение

Остров Девон — самый большой необитаемый остров на Земле.Он находится на 75 90 306 o 90 307 северной широты и имеет характеристики поверхности, которые очень напоминают поверхность Марса. Находясь так далеко на севере, остров Девон имеет солнечное излучение, подобное солнечному излучению на марсианском экваторе. За исключением короткого периода в июне, интенсивность Солнца на острове Девон никогда не превышает интенсивности Солнца на Марсе

. Вы можете проверить этот факт, определив солнечные условия на Земле на 75 ° северной широты на диаграмме выше.

  • Будет ли достаточно солнечного света для выращивания помидоров на острове Девон?

Будут ли помидоры расти в теплице на острове Девон или нужно будет собирать солнечную энергию, хранить ее в батареях, а затем «концентрировать» с помощью искусственного тепла и света?

Загрузить изображение

Загрузить изображение


Выращивание томатов с использованием «концентрированной» солнечной энергии

Хотя интенсивность света (только около полудня) на острове Девон аналогична интенсивности, ожидаемой на марсианском экваторе, продолжительность Дневной свет в это время составляет 24 часа в сутки из-за его высокой широты (за Полярным кругом).

На Марсе, недалеко от экватора, продолжительность светового дня составляет около 12 часов, за которыми следует около 12 часов темноты. Марсианская теплица должна быть хорошо изолирована, чтобы избежать сильных перепадов температуры в ночное время.

Возможно, потребуется сочетание пассивного обогрева теплицы в течение дня, дополненного электрическим обогревом и освещением в ночное время, чтобы обеспечить подходящую среду для выращивания растений на Марсе.

Сбор и хранение солнечной энергии — крайне неэффективный процесс.Большая часть энергии теряется в виде тепла задолго до того, как становится доступной в виде световой энергии для роста растений.

Скачать изображение

Эффект силы света | PVEducation

Изменение интенсивности света, падающего на солнечный элемент, изменяет все параметры солнечного элемента, включая ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, FF , эффективность и влияние последовательных и шунтирующих сопротивлений. Интенсивность света на солнечном элементе называется количеством солнц, где 1 солнце соответствует стандартному освещению на AM1.5 или 1 кВт / м 2 . Например, система с 10 кВт / м 2 , ​​падающая на солнечный элемент, будет работать при 10 солнцах или 10X. Фотоэлектрический модуль, предназначенный для работы в условиях 1 солнечного света, называется модулем с «плоской пластиной», а модули, использующие концентрированный солнечный свет, называются «концентраторами».

Влияние концентрации на ВАХ солнечного элемента. Последовательное сопротивление в большей степени влияет на характеристики при высокой интенсивности, а сопротивление шунта больше влияет на характеристики элемента при низкой интенсивности света.

Концентраторы

Концентратор — это солнечный элемент, предназначенный для работы при освещении более одного солнца. Падающий солнечный свет фокусируется или направляется оптическими элементами, так что световой луч высокой интенсивности падает на небольшой солнечный элемент. Концентраторы имеют несколько потенциальных преимуществ, включая более высокий потенциал эффективности, чем солнечные элементы с одним солнечным элементом, и возможность более низкой стоимости. Ток короткого замыкания от солнечного элемента линейно зависит от интенсивности света, так что устройство, работающее под 10 солнцами, будет иметь ток короткого замыкания в 10 раз больше, чем такое же устройство при работе на одном солнце. Однако этот эффект не обеспечивает повышения эффективности, поскольку падающая мощность также линейно увеличивается с концентрацией. Вместо этого преимущества эффективности возникают из-за логарифмической зависимости напряжения холостого хода от короткого замыкания. Следовательно, при концентрации V oc логарифмически увеличивается с интенсивностью света, как показано в уравнении ниже;

где X — концентрация солнечного света.

Из приведенного выше уравнения, удвоение интенсивности света (X = 2) вызывает повышение напряжения V OC на 18 мВ.

Стоимость концентрирующей фотоэлектрической системы может быть ниже, чем у соответствующей плоской фотоэлектрической системы, поскольку требуется только небольшая площадь солнечных элементов.

Преимущества эффективности концентрации могут быть уменьшены из-за увеличения потерь в последовательном сопротивлении по мере увеличения тока короткого замыкания, а также из-за увеличения температуры работы солнечного элемента. Поскольку потери из-за тока короткого замыкания зависят от квадрата тока, потери мощности из-за последовательного сопротивления увеличиваются как квадрат концентрации.

Низкая интенсивность света

Солнечные элементы ежедневно меняют интенсивность света, при этом падающая мощность от солнца колеблется от 0 до 1 кВт / м 2 . При слабом освещении влияние сопротивления шунта становится все более важным. По мере уменьшения интенсивности света точка смещения и ток через солнечный элемент также уменьшаются, и эквивалентное сопротивление солнечного элемента может начать приближаться к шунтирующему сопротивлению. Когда эти два сопротивления одинаковы, доля общего тока, протекающего через сопротивление шунта, увеличивается, тем самым увеличивая частичные потери мощности из-за сопротивления шунта.Следовательно, в облачных условиях солнечный элемент с высоким шунтирующим сопротивлением сохраняет большую долю своей первоначальной мощности, чем солнечный элемент с низким шунтирующим сопротивлением.

Расчет баланса энергии и температуры планеты

Насколько горячая или холодная поверхность планеты? Используя довольно простую физику и математику, вы можете рассчитать ожидаемую температуру планеты, включая Землю. Эта страница объясняет, как!

Что мы подразумеваем под «ожидаемой температурой» планеты? В основном это означает, что мы упростим ситуацию, исключив влияние атмосферы или океанов на среднюю глобальную температуру.Оказывается, океаны и атмосфера могут иметь большое влияние на температуру планеты … мы поговорим об этом позже. А пока давайте посмотрим на простой случай планеты без воздуха и воды. Попутно мы обнаружим, что без определенных химикатов в атмосфере Земли наша родная планета не была бы самым удобным местом для жизни.

Видимый свет Солнца переносит энергию на планеты в нашей солнечной системе. Этот солнечный свет поглощается поверхностью планеты, нагревая землю.Любой объект с температурой выше абсолютного нуля излучает электромагнитное излучение. Для планет это исходящее электромагнитное излучение принимает форму инфракрасного «света». Планета будет продолжать нагреваться до тех пор, пока исходящая инфракрасная энергия не уравновесит поступающую энергию солнечного света. Ученые называют это равновесие «тепловым равновесием». Обладая основами физики, мы можем вычислить температуру, при которой достигается это состояние теплового равновесия.

Спутники напрямую измерили количество энергии, поступающей на Землю от Солнца в виде солнечного света.Хотя это значение немного меняется со временем, обычно оно очень близко к 1361 Вт мощности на квадратный метр. Чтобы визуализировать это, представьте, что вы освещаете небольшую кладовку примерно 13 или 14 лампочками по 100 ватт. Ученые называют количество поступающей от солнечного света энергии «инсоляцией». Удельное значение на Земле 1361 Вт / м 2 называется «солнечной постоянной».

Чтобы рассчитать общее количество энергии, поступающей на Землю, нам нужно знать, какая площадь освещена. Затем мы умножаем площадь на инсоляцию (в единицах потока энергии на единицу площади), чтобы узнать общее количество поступающей энергии.

Оказывается, мы можем упростить наш расчет площади, заметив, что количество света, перехватываемого нашей сферической планетой, точно такое же, как количество, которое было бы заблокировано плоским диском того же диаметра, что и Земля, как показано на схеме ниже.

Площадь круга равна пи, умноженному на радиус круга в квадрате.В этом случае радиус круга — это просто радиус Земли, который в среднем составляет около 6371 км (3959 миль). Если мы умножим эту площадь на количество энергии на единицу площади — упомянутую выше солнечную «инсоляцию», мы можем определить общее количество энергии, перехваченной Землей:

  • E = общая перехваченная энергия (технически поток энергии = энергия в единицу времени, в ваттах)
  • K S = солнечная инсоляция («солнечная постоянная») = 1361 Вт на квадратный метр
  • R E = радиус Земли = 6,371 км = 6,371,000 метров

Подключение к электросети значений и решая для E, мы обнаруживаем, что наша планета улавливает около 174 петаватт солнечного света… довольно много энергии!

Поскольку Земля не полностью черная, часть этой энергии отражается и не поглощается нашей планетой. Ученые используют термин альбедо, чтобы описать, сколько света отражается от планеты или поверхности. Планета, полностью покрытая снегом или льдом, будет иметь альбедо, близкое к 100%, в то время как полностью темная планета будет иметь альбедо, близкое к нулю. Чтобы определить, сколько энергии Земля поглощает от солнечного света, мы должны умножить полученную энергию (которую мы вычислили выше) на единицу минус значение альбедо; поскольку альбедо представляет собой свет , отраженный на , единица минус альбедо равняется световой энергии , поглощенной . Наше уравнение для общей поглощенной энергии выглядит следующим образом:

Теперь, когда у нас есть значение энергии, поступающей в систему Земли, давайте рассчитаем исходящую энергию.

Солнечный свет, который Земля поглощает, нагревает нашу планету. Любой объект с температурой выше абсолютного нуля излучает электромагнитное (ЭМ) излучение. В случае Земли это электромагнитное излучение принимает форму длинноволнового инфракрасного излучения (или инфракрасного «света»).

В 1800-х годах два ученых определили, что количество излучения , испускаемого объектом, зависит от температуры объекта.Уравнение этой связи называется законом Стефана-Больцмана. Он был определен экспериментально Джозефом Стефаном в 1879 году и теоретически получен Людвигом Больцманном в 1844 году. Обратите внимание, что количество испускаемой энергии пропорционально четвертой степени температуры. Выбросы энергии увеличиваются на A LOT при повышении температуры!

  • Дж * = поток энергии = энергия в единицу времени на единицу площади (джоулей в секунду на квадратный метр или ватт на квадратный метр)
  • σ = постоянная Стефана-Больцмана = 5.670373 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 (m = метры, K = кельвины)
  • T = температура (по шкале Кельвина)

Закон Стефана-Больцмана говорит нам, сколько инфракрасного излучения Энергия Земля будет выделять на единицу площади . Нам нужно умножить это на общую площадь поверхности Земли, чтобы вычислить общее количество энергии, излучаемой Землей. Поскольку Земля вращается, вся ее поверхность нагревается солнечным светом. Следовательно, вся поверхность сферической планеты излучает инфракрасное излучение.Мы не можем использовать тот же ярлык, который мы использовали для входящего солнечного света, рассматривая Землю как эквивалент диска. Геометрия говорит нам, что площадь поверхности сферы в четыре раза превышает радиус сферы в квадрате в пи. Умножая выбросы энергии на единицу площади на площадь поверхности Земли, мы получаем выражение для общего излучения инфракрасной энергии Земли:

Закон сохранения энергии говорит нам, что излучаемая энергия должна быть равна поглощенной энергии. Установив эти два значения равными, мы можем подставить каждое из них в выражения.Отметив, что число пи, умноженное на квадрат радиуса Земли, появляется с обеих сторон уравнения, мы можем использовать небольшую алгебру, чтобы упростить результат:

Поскольку значения солнечной постоянной (K S ), альбедо Земли и постоянная Стефана-Больцмана (σ) все известны, это уравнение можно решить для температуры (T). Используя немного больше алгебры, мы можем записать приведенное выше выражение как:

Общее среднее альбедо Земли составляет около 0.31 (или 31%). Значение постоянной Стефана-Больцмана (σ) составляет 5,6704 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 . Подставляя эти числа и значение для K S в уравнение, мы можем вычислить ожидаемую температуру Земли:

Преобразуя в более знакомые температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта, мы получаем:

На основе этого расчета земная ожидаемая средняя глобальная температура — градусов ниже точки замерзания воды!

Фактическая средняя глобальная температура Земли составляет около 14 ° C (57 ° F).Наша планета на теплее на , чем прогнозировалось на 34 ° C (60 ° F). Это довольно большая разница!

Почему температура Земли намного выше, чем предсказывали наши расчеты? Определенные газы в атмосфере удерживают дополнительное тепло, согревая нашу планету, как одеяло. Это дополнительное потепление называется парниковым эффектом. Без него наша планета была бы замороженным ледяным шаром. Благодаря естественному парниковому эффекту Земля — ​​удобное место для жизни, какой мы ее знаем. Однако слишком много хорошего может вызвать проблемы.В последние десятилетия рост количества парниковых газов стал слишком сильно нагревать Землю.

Этот расчет ожидаемой температуры может быть выполнен и для других планет. Для этого вам необходимо отрегулировать значение солнечной инсоляции, K S . Планета, расположенная ближе к Солнцу, получает больше энергии, поэтому K S больше. Планеты дальше от Солнца, чем Земля, получают меньше солнечного света, поэтому K S имеет меньшее значение. Зная расстояние от планеты до Солнца, вы можете рассчитать соотношение с расстоянием до Земли и определить солнечную инсоляцию на расстоянии этой планеты.Поскольку количество солнечного света уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца, планета, находящаяся в два раза дальше от Солнца, чем Земля, получит на четверть солнечной энергии.

Этот расчет энергетического баланса также помог ученым разгадать загадку из истории Земли. Основываясь на наблюдениях за подобными звездами, астрономы считают, что наше Солнце сейчас ярче, чем было в начале своей жизни. Раннее Солнце, вероятно, было всего на 70% ярче, чем в наше время. Если умножить K S на 0.7 и используя результат приведенных выше уравнений для солнечной инсоляции раннего Солнца, вы обнаружите, что Земля была бы намного, намного холоднее, чем сегодня. Однако существует множество геологических свидетельств того, что на Земле была жидкая, а не замороженная вода, даже в самом начале истории нашей планеты. Как на Земле могла быть жидкая вода, если она была такой холодной из-за более тусклого Солнца? Эта головоломка называется Парадокс слабого молодого солнца . Этот парадокс — область активных научных исследований. Некоторые ученые считают, что на ранней Земле в атмосфере могло быть намного, гораздо более высокая концентрация парниковых газов; достаточно, чтобы нагреть планету выше нуля, несмотря на более тусклое Солнце.

Солнце

Солнце

Солнце хорошо знакомо нам и является источником почти всей энергии на Земле. Это главное тело Солнечной системы, и поскольку оно так близко, это звезда, которую мы можем изучить наиболее подробно на предмет ее общего свойства, структура и источники энергии. Это наша отправная точка для исследования других звезд.

Общая недвижимость

1. Расстояние до Солнца

Среднее расстояние от Земли 1 Астрономическая единица = 1.5 x 10 8 км, или 93 миллиона миль = 8 световых минут

2. Диаметр Солнца

По расстоянию и измеренному угловому диаметру Солнце (около 0,5 градуса), мы можем вычислить диаметр Солнца = 1,4 x 10 6 км. Это примерно в 100 раз больше диаметра Земли, и В 10 раз больше диаметра Юпитера, самой большой планеты.

3. Масса Солнца

Мы можем измерить массу Солнца, используя орбиту любой планеты.За Например, зная период орбиты Земли и расстояние от нее до Солнца, мы можем применить закон всемирного тяготения Ньютона для расчета массы Солнца = 2 x 10 30 кг — более чем в 300000 раз больше массы земли.

4. Плотность Солнца

Зная массу Солнца и используя его диаметр для вычисления его объем, мы можем определить его массу на единицу объема или плотность. Это 1,4 г / см 3 , ​​что примерно в 1,4 раза больше плотности воды.Это намного меньше средней плотности горных пород или плотности Земли. 5,5 г / см 3 . Это ключ к составу Солнца, и предполагает, что его состав и / или структура Солнца отличается с Земли. Мы рассмотрим это более подробно, когда изучим Солнечная система и планеты. По спектрам состав Солнца и другие звезды в основном водород и гелий.

Производство энергии и Солнце

Как его производят и как долго он прослужит?

1.Солнечная светимость

На Земле мы получаем поток 1,37 киловатт / метр 2 от Солнце — эквивалент 13 100-ваттных ламп + 1 70-ваттная лампочка на 1 метр х 1 метр площади. Это небольшая часть общей излучаемой энергии. 3,8 x 10 26 Вт, или L солнце = 3,8 x 10 33 эрг / сек = 10 26 джоулей / сек Светимость Солнца , что мы вычисляем, зная расстояние до Солнца.

2.Производство энергии

a) Сжигание ископаемого топлива

Жизнь на Земле связана с фотосинтезом, где солнечный свет обеспечивает энергия для углекислого газа и воды для образования органических соединений и кислород. Энергия теперь хранится в химических связях органического материала, и может выделяться при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть, древесина или газ. Альтернативные источники несолнечной энергии, такие как приливы, ядерная энергия, или геотермальная энергия составляет лишь небольшую часть нашего энергопотребления.

«Горящий» уголь, соответствующий массе Солнца, для производства Солнечная светимость будет работать только около 1500 лет. Какие бы силы Солнце не может быть нормальным химическим горением.

б) Гравитационное сжатие

Гравитационная потенциальная энергия может быть преобразована в тепловую. Поскольку сила тяжести сжимает облако газа, температура повышается, и энергия будет излучаться в космос. Позже мы увидим, что это источник энергии для формирования протозвезд .Для звезды с массой Солнце, этот процесс работает всего около 30 миллионов лет, но с датировки Скалы мы знаем, что Земля намного старше — 4,5 миллиарда лет. Смотрящий впереди мы можем спросить, что останавливает этот процесс гравитационного коллапса и что бывает в центре звезды? Это подводит нас к следующему возможному ответу:

c) Ядерная энергия

Сжатие и сжатие повышает центральную температуру Солнце до 15 миллионов градусов Кельвина, заставляя ядра водорода сливаются вместе, высвобождая энергию.Этот процесс из термоядерных fusion (fusion = соединение) происходит, когда легкие элементы объединяются, чтобы создать более тяжелые элементы, высвобождая энергию. Протон-протон или p-p цепочка ядерных реакций является источником энергии для нашего Солнца. Эта реакция объединяет 4 ядра водорода (протоны) в ядро гелия, генерирующее энергию, а также производящее частицу который может быть обнаружен на Земле, называется нейтрино .

В ядре гелия около 0.На 7% меньше массы, чем ядра водорода; разница в массе превращается в энергию согласно теории Эйнштейна. формула

Каждую секунду 4 миллиона тонн материала превращаются в энергию для производства светимость Солнца. Если разделить эту норму энергопотребления на масса Солнца, мы обнаруживаем, что на Солнце достаточно (водородного) топлива длиться около 10 миллиардов лет — вдвое больше нынешнего предполагаемого возраста Солнечная система.

Ядерный синтез требует высоких температур (> 10 миллионов градусов) и давление, чтобы преодолеть естественное отталкивание положительно заряженных ядер, и заставить эти вместе.Хотя это часто называют «ядерным сжиганием», совершенно не похож на химическое сжигание древесины, газа или угля. Слияние из более тяжелых ядер с образованием углерода, азота или других более тяжелых элементов через железо требует еще более высоких температур. Для элементов тяжелее чем железо, энергия выделяется, когда массивные ядра, такие как уран, расщепляется на менее массивные компоненты в процессе, называемом делением .

The Solar Interior

Баланс давления

Двигаясь внутрь Солнца, газ сжимается вес газа над ним в равновесии между гравитацией и давлением.Это сжатие заставляет газ нагреваться, и в центре Солнце мы вычисляем температуру в 15 миллионов градусов, и плотностью 150 г / см 3 с огромным давлением. Этот давление останавливает дальнейший гравитационный коллапс Солнца, и это баланс будет сохраняться до тех пор, пока продолжаются ядерные реакции.

Солнечная плазма

Эти высокотемпературные условия означают, что Солнце достаточно горячее для атомы ионизируются, теряя один или несколько электронов. Это состояние ионизированный газ называется плазмой . Энергия течет наружу от ядра с более высокой температурой к поверхности; мы видим некоторые Об этом свидетельствует «кипящее» движение конвективных ячеек как раз под фотосферой.

Солнечная атмосфера

1. Фотосфера

Это видимая «поверхность» Солнца. Нет твердой поверхности; это просто точка, в которой внутренний газ становится непрозрачным, как край пламени. Из теплового спектра плотный газа чуть ниже фотосферы, мы можем применить закон Вина и вычислить температура около 5800 градусов Кельвина.Температура продолжается на некоторое время уменьшаться по мере продвижения наружу, а спектральная Линии поглощения указывают на наличие более холодной и низкой плотности газ

2. Хромосфера

Это тонкий слой чуть выше фотосферы, где температура начинает расти. Название происходит от красного цвета, возникающего из-за Линии выброса водорода обнаруживаются в этом более горячем слое.

3. Корона

Внешний слой атмосферы Солнца — Solar Corona

Он очень тонкий и простирается дальше диаметра Солнца.это очень жарко, около 1 миллион градусов но мы точно не знаем Почему. Поскольку Корона такая горячая, длина волны его излучения очень мала (рентгеновские лучи)

Единая Вселенная: концепция знаний об энергии 7


ПОТОК, СВЕТИЛЬНОСТЬ И ЗАКОН ОБРАТНОЙ ПЛОЩАДИ


Два самых фундаментальных вопроса, которые мы задаем при изучении любого объекта
во Вселенной: (1) насколько она яркая? и (2) как далеко это?
Оказывается, эти две величины связаны ОБРАТНОЙ ПЛОЩАДЬЮ.
отношение.Слово «яркость» неясно; Означает ли это, сколько световой энергии
объект выдает? Или это означает, сколько света вы видите, исходящего от
этот объект? Астрономы используют два слова, чтобы устранить двусмысленность: светимость.
	

		

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *