26

- Góc giờ

: góc chuyển động của vị trí mặt trời về phía đông hoặc phía tây của
kinh tuyến địa phơng do quá trình quay của trái đất quanh trục của nó và lấy
giá trị 15
0
cho 1 giờ đồng hồ, buổi sáng lấy dấu (-), buổi chiều lấy dấu (+).
- Góc tới

: góc giữa tia bức xạ truyền tới bề mặt và pháp tuyến của bề mặt đó.
- Góc thiên đỉnh

z
: góc giữa phơng thẳng đứng (thiên đỉnh) và tia bức xạ tới.
Trong trờng hợp bề mặt nằm ngang thì góc thiên đỉnh chính là góc tới .
- Góc cao mặt trời


: góc giữa phơng nằm ngang và tia bức xạ truyền tới, tức
là góc phụ của góc thiên đỉnh.
- Góc phơng vị mặt trời

s
: góc lệch so với phơng nam của hình chiếu tia bức
xạ mặt trời truyền tới trên mặt phẳng nằm ngang. Góc này lấy dấu âm (-) nếu
hình chiếu lệch về phía đông và lấy dấu dơng (+) nếu hình chiếu lệch về phía
tây.

Hình 2.5. Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng 27
Góc lệch có thể tính toán theo phơng trình của Cooper:
= 23,45.sin(360
365
284 n
+
)
trong đó n là thứ tự ngày của 1 năm .
Quan hệ giữa các loại góc đặc trng ở trên có thể biểu diễn bằng phơng
trình giữa góc tới và các góc khác nh sau:
cos = sin.sin. cos - sin.cos. sin.cos + cos.cos.cos.cos +
+ cos.sin.sin.cos.cos + cos.sin.sin.sin
và: cos = cos
z
.cos + sin
z
.sin.cos(
s
- )
Đối với bề mặt nằm ngang góc tới chính là góc thiên đỉnh của mặt trời
z
, giá
trị của nó phải nằm trong khoảng 0
0
và 90
0
từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời

vào phơng trình trên ta có E
o.ng
tại thời điểm bất kỳ từ lúc
mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn:
()

sin.sincos.cos.cos
365
360
cos.033.01
.
+






+=
n
EE
ongo

Tích phân phơng trình này theo thời gian từ khi mặt trời mọc đến khi
mặt trời lặn (6h đến 18h mặt trời) ta sẽ đợc E
o. ngay
là năng lợng bức xạ mặt
trời trên mặt phẳng nằm ngang trong một ngày:



E
với
s
là góc giờ mặt trời lặn (
0
) (tức là góc giờ khi
z
= 90
0
)





tgtg
s
.
cos.cos
sin.sin
cos ==
28
Ngời ta cũng xác định năng lợng bức xạ ngày trung bình tháng E
oth

bằng cách thay giá trị n và trong các công thức trên lấy bằng giá trị ngày
trung bình của tháng và độ lệch tơng ứng.

sinsincos.cos
365
360
033.01
3600112
12
21.
n
E
x
E
ogioo

2.2.3. Tổng cờng độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trên trái đất
Tổng bức xạ mặt trời lên một bề mặt đặt trên mặt đất bao gồm hai phần
chính đó là trực xạ và tán xạ. Phần trực xạ đã đựơc khảo sát ở trên, còn thành
phần tán xạ thì khá phức tạp. Hớng của bức xạ khuếch tán truyền tới bề mặt là
hàm số của độ mây và độ trong suốt của khí quyển, các đại lợng này lại thay
đổi khá nhiều. Có thể xem bức xạ tán xạ là tổng hợp của 3 thành phần (hình
2.6).
- Thành phần tán xạ đẳng hớng: phần tán xạ nhận đợc đồng đều từ toàn bộ
vòm trời.
- Thành phần tán xạ quanh tia: phần tán xạ bị phát tán của bức xạ mặt trời xung
quanh tia mặt trời.
- Thành phần tán xạ chân trời: phần tán xạ tập trung gần đờng chân trời. 29
Góc khuếch tán ở mức độ nhất định phụ thuộc độ phản xạ R
g

r

Tuy nhiên việc tính toán các đại lợng tán xạ này rất phức tạp. Vì vậy
ngời ta giả thiết là sự kết hợp của bức xạ khuếch tán và bức xạ phản xạ của
mặt đất là đẳng hớng, nghĩa là tổng của bức xạ khuếch tán từ bầu trời và bức
xạ phản xạ của mặt đất là nh nhau trong mọi trờng hợp không phụ thuộc
hớng của bề mặt. Nh vậy tổng xạ trên bề mặt nghiêng sẽ là tổng của trực xạ
E
b
.B
b
và tán xạ trên mặt nằm ngang E
d
.
Khi đó một bề mặt nghiêng tạo một góc so với phơng nằm ngang sẽ
có tổng xạ bằng tổng của 3 thành phần:








+






là hệ số góc của bề mặt đối với bầu trời
(1 - cos)/2 = F
cg
là hệ số góc của bề mặt đối với mặt đất
R
g
là hệ số phản xạ bức xạ của môi trờng xung quanh.
Và ta có tỷ số bức xạ B
b
của bề mặt nghiêng góc so với bề mặt ngang:

zzn
n
bng
n
b
E
E
E
E
B




cos
cos
cos.
cos.
===

Mặt đất
Phản xạ từ mặt đất


Hình 2.7. Các thành phần bức xạ lên bề mặt nghiêng.


z
E
bng
E
n


E
bngh
n
E
Hình 2.8. Bức xạ trực xạ trên bề mặt nằm n
g
an
g
và n
g
hiên
g
.