Verschiedene Komponenten der Sonneneinstrahlung

Viele Menschen haben uns um eine Illustration gebeten, die einen einfachen Überblick über die drei Komponenten der einfallenden kurzwelligen Sonnenstrahlung gibt: direkt, diffus und global. Wir haben eine Zeichnung erstellt, von der wir hoffen, dass sie dies verdeutlicht.

Direkte Strahlung

Die Grundlage für die Messung bildet ein SOLYS 2-Sonnentracker, der ein CHP 1-Pyrheliometer auf den Mittelpunkt der Sonne richtet. Das CHP 1 hat einen vollen Öffnungswinkel von 5° und misst die direkte Bestrahlungsstärke bei normalem Einfall von der Sonne und ihrer Aureole - dargestellt durch den gelben Strahl.

Diffuse Strahlung

Ein Teil der direkten Sonnenstrahlung wird in der Atmosphäre absorbiert und ein Teil wird von Wolken, Aerosolen und Molekülen in alle Richtungen gestreut. Diese gestreute Komponente ist die diffuse Sonnenstrahlung, die vom Himmel kommt und durch die blauen Pfeile dargestellt wird.

Ein auf dem SOLYS 2 montiertes Pyranometer der CMP-Serie kann die gesamte Himmelshalbkugel sehen, aber die direkte Sonnenstrahlung (gelber Strahl) wird durch eine Abschattungskugel blockiert, die sich mit dem Tracker bewegt.

Daher misst das Pyranometer nur die diffuse Bestrahlungsstärke. Die diffuse Strahlung ist mit dem direkten Strahl vermischt, aber das Pyrheliometer sieht sie aufgrund der Konstruktion des Kollimationsrohrs nur in unmittelbarer Nähe der Sonne.

Globale Strahlung

Das zweite CMP-Pyranometer kann sowohl die direkte als auch die diffuse Strahlung sehen und misst die horizontale Globalstrahlung.

Einheiten und Symbole

Die Bestrahlungsstärke wird in W/m2 gemessen, und die Symbole der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) für die drei Komponenten der einfallenden kurzwelligen Sonnenstrahlung sind unten angegeben.

Direkte solare Bestrahlungsstärke = E

Diffuse Himmelsbestrahlungsstärke = Ed↓

Globale Bestrahlungsstärke = Eg↓

Zenitwinkel der Sonne

Wenn die Sonne genau im Zenit steht, hat die direkte Strahlung, die auf das Pyrheliometer und das Globalpyranometer fällt, einen kreisförmigen Querschnitt. Wenn sich die Sonne jedoch dem Horizont nähert, trifft der direkte Strahl in einem zunehmenden Winkel auf den Boden und den Pyranometerdetektor und wird elliptisch. Dies hat zur Folge, dass die Energie pro Flächeneinheit abnimmt.

Bei der Berechnung der globalen Bestrahlungsstärke aus Direkt- und Diffusstrahlungsmessungen müssen die Pyrheliometermesswerte um diesen Effekt korrigiert werden. Dies wird oft als "Kosinuskorrektur" bezeichnet.

Gesamtbestrahlungsstärke Eg↓ = E.cos θ + Ed↓

(wobei θ der Zenitwinkel der Sonne ist)