（完整版）太阳逐时辐射强度计算实例

入射太阳辐射计算
入射太阳辐射的计算涉及到多个因素，包括太阳辐射强度、地球与太阳的距离、地球表面的大小和形状等。

以下是一个简化的计算方法：
1. 首先，我们需要知道太阳辐射强度。

太阳辐射强度是指太阳在单位面积上产生的能量。

根据太阳光谱，太阳辐射强度在可见光区域（波长约为400-700纳米）约为1.5千瓦/平方米（kW/m²）。

2. 接下来，我们需要考虑地球与太阳的距离。

太阳与地球的距离约为1.5×10¹¹米。

这个距离会影响太阳辐射到达地球时的强度。

根据平方反比定律，太阳辐射强度与距离的平方成反比，即辐射强度= 初始辐射强度/ (距离²)。

3. 然后，我们需要考虑地球表面的大小和形状。

地球的半径约为6.37×10⁶米。

假设地球表面是一个平坦的圆形区域，我们可以计算出地球表面的面积为4πr²，其中r为地球半径。

4. 最后，我们可以计算入射太阳辐射的总能量。

入射太阳辐射的总能量= 太阳辐射强度×地球表面面积×阳光直射时间。

阳光直射时间可以根据地理位置和季节进行调整。

一般来说，阳光直射时间在赤道地区约为12小时，而在极地地区则接近0小时。

需要注意的是，这个计算方法是一个简化的模型，实际情况下，入射太阳辐射的计算要复杂得多，需要考虑诸如大气层的影响、地球自转、季节变化等多种因素。

此外，本文中的数值仅供参考，实际辐射强度和计算结果可能会有所差异。

各种太阳辐射量的计算公式评述
太阳辐射是指太阳向地球发出的电磁辐射。

它可以按照不同的波长和能量分类，常见的有紫外线、可见光和红外线。

这些太阳辐射对地球有着重要的作用，例如提供地球的能量来源、调节气候和生物活动。

为了研究太阳辐射的影响，科学家们常常需要计算各种太阳辐射量。

常见的计算公式有：
紫外线辐射量：紫外线辐射量可以用来衡量太阳紫外线辐射的强度。

可以使用以下公式来计算紫外线辐射量：Euv=Es*kuv
其中，Euv是紫外线辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kuv是紫外线吸收系数，取决于大气的构成。

可见光辐射量：可见光辐射量可以用来衡量太阳可见光辐射的强度。

可以使用以下公式来计算可见光辐射量：Evis=Es*kvis
其中，Evis是可见光辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kvis是可见光吸收系数，取决于大气的构成。

红外线辐射量：红外线辐射量可以用来衡量太阳红外线辐射的强度。

可以使用以下公式来计算红外线辐射量：Eir=Es*kir
其中，Eir是红外线辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kir是红外线吸收系数，取决于大气的构成。

以上是常见的几种太阳辐射量的计算公式。

注意，这些公式均假设在空气中不存在遮挡。

如果存在遮挡，则需要考虑遮挡因素，调整计算公式。

另外，这些计算公式仅适用于太阳辐射，如果需要计算地球反射的辐射或其他来源的辐射，则需要使用不同的公式。

总的来说，各种太阳辐射量的计算公式是用来衡量太阳辐射的强度的重要工具，在气候研究、能源管理和其他领域都有广泛应用。

1、采用晴天总辐射的太阳总辐射模型：Q = Q1(a + bS i)Q1= C0i+ C1iφ + C2i H + C3i e式中，Q1为1-12月各月的最大晴天总辐射月总量（MJ/m2），φ是地理纬度，H 是海拔，e是月平均水汽压，I = 1,2,3…..12(月)，C0i、C1i、C2i、C3i是方程的待定系数，具体值见表1。

a、b为系数，取值如表2。

S i为各月日照百分率。

表1 求算我国最大晴夭总辐射月总量的各月方程回归系数表2 基于晴天总辐射辐射模型的a、b系数2、天文辐射太阳总辐射计算方法Q = Q0（a + bS）Q为总辐射，Q0为天文辐射，a、b为系数，S为日照百分率。

天文辐射Q0的计算方法为：Q0=TS0/πρ2（ω0sinφsinδ+cosφcosδsinω0）T 为一天的长度（24h）；S0为太阳常数（1367W/m2）；φ为当地纬度；δ为赤纬；ω0为可照时间；ρ为日地距离常数。

赤纬δ的计算方法：δ(deg)=[0.006918-0.399912cos(b)+0.070257sin(b)-0.006758cos(2b)+0.000907si n(2b)-0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)](180/pi)其中δ的单位为度(deg)；pi=3.1415926为圆周率；b(deg)=360N/365，单位为度(deg)；N为日数，自1月1日开始计算。

日地距离常数ρ：日地距离（Earth-Sun Distance）其最大值为15 210万千米（地球处于远日点）；最小值为14 710万千米（地球处于近日点）；平均值为14 960万千米；这就是一个天文单位，1976年国际天文学联合会把它确定为149597870千米，并从1984年起用。

按此距离计算，太阳光到达地球表面只需8分18秒。

ρ = 149597870700米。

倾斜面上辐射量的计算直接辅射倾斜面上的直射辐照度可利用下式求出：S（β，α）= Sm·cosθ式中θ是太阳光线对倾斜面的入射角，可由下式得出：cosθ=cosβSinh+Sinβcoshcos(Ψ-α)式中β是倾斜面与水平面间的夹角，h是太阳高度角，Ψ是太阳的方位角，α是倾斜面的方位角，方位角从正南算起，向西为正，向东为负。

对于水平面来说，由于β=0，所以cosθ=Sinh，因此：S（0，0）= Sm·Sinh设K S=S（β，α）/S（0，0），将前面的公式代入，则有：K S=cosθ/Sinh=cosβ+Sinβ·cos(Ψ-α) /tanhK S称为换算系数。

有了K S值，根据水平面上的辐射值很容易求出倾斜面的辐射值。

对于不同时段的曝辐射量，也是如此。

只时求算K S时，Ψ、α、h等值要代入相应时段的平均值。

当计算较长时段内的曝辐射量时，如日总量，使用换算系数也很方便，只是这时的K S值应从实测值中得出，而不能用上述几何关系计算出来。

对于实用来说，用月平均日总量的K S值最方便，它比个别日子的K S值对云量和透明状况的依赖性更少。

其他影响K S的因子是地点的纬度、倾斜面的朝向和月份等。

表13给出了不同纬度三种倾斜角度月平均日总量的K S值。

散射辐射朝向倾斜面上的散射辐照度，困难要大得多。

通常的解决办法是假定辐射是各向同性的，即呈均匀分布。

这样，散射辐照度E d↓和反射辐照度E r↑可按下列公式计算。

E d↓（β，α）= E d↓(1+ Cosβ)/2E r↑（β，α）= E r↑(1- Cosβ)/2式中E d↓和E r↑是水面上的散射和反射辐照度。

不过，用下式根据水平面上的散射辐照度计算倾斜面上的散射辐照度，要比利用各向同性的假设更准确此。

E d↓（β，α）+ E r↑（β，α）=K(E d+ E r)·E d↓换算系数K（E d+E r）是在各种太阳高度角和方位角下，用总辐射表对各种倾斜表面上的散射辐照度和反射辐照度进行实测的结果确定的。

太阳辐射强度的计算公式可以分为直射强度和散射强度的计算。

太阳辐射直射强度的计算公式为：
I_B = I_DN * cos(i_s) = I_0 * P_1^(1/sin(α_s)) * cos(i_s)
其中，I_B是与水平面成任意夹角的斜面接受太阳辐射的直射强度(W/m2)；I_DN是太阳辐射到达地表平面时的强度(W/m2)；i_s是太阳直射光线与采光表面的法线夹角；P_1是大气通过率，又称大气透明系数，其物理意义是当太阳高度角为90度时，到达地面的大气辐射强度与大气层外表面太阳辐射之比。

对于散射强度的计算，可以使用辐射强度计算公式：I=E/A，其中I是辐射强度，E是发射的能量，A是作为单位面积收到辐射能量的面积。

另外，太阳辐射的总强度可以通过直射强度和散射强度的叠加来计算。

需要注意的是，这些公式中的参数可能会受到地理位置、时间、天气等因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整和修正。

计算34.5°N 、110°E(华山）处，5月10号正午时水平面和面向正南30°倾斜面太阳总辐射强度。

水平面：α =73°，P=0.4，m=1.0457，从式αP I I m SC B sin 0ξ=可求得直射辐射 1=B I ×1367×0.41.0457×sin73°=501w/㎡由式αξs i n ln 4.111210⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=P P I I m SC D 可求得散射辐射强度I D =0.5×1×1367×[（1－0.41.0457）/（1－1.4ln0.4）]sin73°=176.5w/㎡则太阳总辐射强度()αξsin ln 4.11210⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--+=+=P P P Isc I I I m m D B H =501w/㎡ +176.5w/㎡=677.5w/㎡30°倾斜面Φ=34.5°，β=30°，δ = 17.52°，ω=0，ρ=0.2由式ωδβφδβφθco s co s )co s(sin )sin (co s-+-=i 可求得入射角的余弦值为sin （34.5—30）sin17.52+cos （34.5—30）cos17.52cos0=0.97由式αθsin cos i I I B BT =可求得I BT =501×0.97÷sin73=508.2w/㎡ 由式22βDCOS DT I I =可求得I DT =176.5×cos 215=164.7w/㎡ 由式)2cos 1(2βρ-=H RT I I 可求得I RT =0.2×677.5×（1—cos 215）=9.5w/㎡由式2(s i n c o s 2)βρραθC O S I I I i I I H D H B T -++==508.2w/㎡+164.7w/㎡+9.5w/㎡=682.4w/㎡计算南京市31.8°N 、118.7°E ，6月22号夏至日正午时水平面和面向正南30°倾斜面太阳总辐射强度。

徐州地区太阳辐射强度的计算 1.1 太阳辐射强度的计算基础知识 1.1.1 日地相对运动与赤纬角贯穿地球中心与南北两极相连的线称为地轴。

地球除了绕地轴自转以每天(24h)为一个周期外；同时又沿椭圆形轨道围绕太阳进行公转，运行周期约为一年。

太阳位于椭圆形的一个焦点上。

该椭圆形轨道称为黄道，在黄道平面内长半袖约为152 。

短半轴约为 ；椭圆偏心率不大，1月l 日为近日点，日地距离约 ；7月1日为远日点时 ，相差约3％。

一年中任一天的日地距离可以表示为：81.510[10.017sin(2(93)/365)]R n km π=⨯+-式中 R --- 日地距离 ；n --- 为1月1日算起，一年中的第几天 ；地球的赤道平面与黄道平面的夹角称为赤黄角，它就是地轴与黄道平面法线间的夹角，在一年中的任一时刻皆保持为23.45°。

太阳、地球的相对运动如图所示以太为中心的日-地俯视图以地球为中心的俯视图在地球上任一位置观察太阳在天空中每天的视运动是以年为周期性变化的，并取决于太阳赤纬角的大小。

赤纬角δ即正午时的太阳光与地球赤道平面间的夹角。

取赤道向北为正方向，而向南为负方向，用δ表示。

赤纬角δ从+23.45°到-23.45°变化，它导致地球表面上太阳辐射入射角的变化，使白天的长短随季节性有所不同。

在赤道地区，从太阳升起到日落的持续时间为12h。

但在较高纬度地区，不同季节其昼长就有相当大变化。

赤纬角δ是地球围绕太阳运行规律造成的，它使地球上不同的地理位置所接受到的太阳入射光线方向不同，从而形成地球上一年有四季的变化。

一年中有四个特殊日期，即：夏至、冬至、春分、秋分。

北半球夏至（6月21日或22日）阳光正射北回归线赤纬角δ=23.45°；北半球冬至（12月22日或21日），太阳光线正射南回归线，δ=-23.45°；春分（3月20日或21日）和秋分（9月22日或23日）太阳正射赤道，赤纬角都为零，地球南北半球昼夜长度相等。