Солнце двигается по небу с востока на запад. Положение Солнца на небосклоне определяется 2-мя координатами – склонением и азимутом. Склонение – это угол между линией, соединяющей наблюдателя и Солнце, и горизонтальной поверхностью. Азимут – это угол между направлением на Солнце и направлением на юг (см рисунок справа).
Следует также учитывать, что направление на магнитный юг (т.е. по компасу) не всегда совпадает с направлением на настоящий юг. Существуют истинный и магнитный полюсы, не совпадающие между собой. Соответственно этому есть истинный и магнитный меридианы. И от того и от другого можно отсчитывать направление на нужный предмет. В одном случае мы будем иметь дело с истинным азимутом, в другом — с магнитным. Истинный азимут — это угол между истинным (географическим) меридианом и направлением на данный предмет. Магнитный азимут —угол между магнитным меридианом и направлением на данный предмет. Понятно, что истинный и магнитный азимуты отличаются на ту же самую величину, на которую магнитный меридиан отличается от истинного. Эта величина называется магнитным склонением. Если стрелка компаса отклоняется от истинного меридиана к востоку, магнитное склонение называют восточным, если стрелка отклоняется к западу, склонение называют западным. Восточное склонение часто обозначают знаком « + » (плюс), западное — знаком « —» (минус). Величина магнитного склонения неодинакова в различной местности. Так, для Московской области склонение составляет +7, +8°, а вообще на территории России оно меняется в более значительных пределах. См. также “как вычислить истинный азимут по склонению и магнитному азимуту“.
Вообще говоря, вариантов увеличить экспозицию солнечной батареи прямым солнечным лучам всего три:
Установка солнечных батарей на неподвижную конструкцию под оптимальным углом. Установка на двухосный трекер (поворотную платформу, которая может вращаться за солнцем в двух плоскостях)Установка на одноосный трекер (платформа может изменять только одну ось, чаще всего – ту что отвечает за наклон)
У вариантов №2 и №3 есть свои преимущества (значительное увеличение времени работы солнечной батареи и какое-то увеличение выработки энергии), но есть и недостатки: более высокая цена, снижение надежности системы за счет введения движущихся элементов, необходимость дополнительного технического обслуживания и т.п.). Мы рассмотрим целесообразность применения трекеров в отдельной статье, пока же будем говорить только о варианте №1 – неподвижная конструкция, или неподвижная конструкция с изменяемым углом наклона.
Солнечные панели обычно располагаются на крыше или поддерживающей конструкции в фиксированном положении и не могут следить за положением солнца в течение дня. Поэтому, обычно солнечные панели не находятся под оптимальным углом (90 градусов к солнечным лучам) в течение всего дня. Угол между горизонтальной плоскостью и солнечной панелью обычно называют углом наклона.
Вследствие движения Земли вокруг Солнца, имеют место также сезонные вариации. Зимой солнце не достигает того же угла, как летом. В идеале, солнечные панели должны располагаться летом более горизонтально, чем зимой. Поэтому угол наклона для работы летом выбирается меньше, чем для работы зимой. Если нет возможности менять угол наклона дважды в год, то панели должны располагаться по оптимальным углом, значение которого лежит где-то посередине между оптимальными углами для лета и зимы. Для каждой широты есть свой оптимальный угол наклона панелей. Только для местностей около экватора солнечные панели должны располагаться почти горизонтально (но даже и там они устанавливаются под небольшим углом, чтобы дать дождям смывать грязь с солнечной батареи).
Оптимальные углы наклона солнечных батарей для различных широт
Обычно для весны и осени оптимальный угол наклона принимается равным значению широты местности. Для зимы к этому значению прибавляется 10-15 градусов, а летом от этого значения отнимается 10-15 градусов. Поэтому обычно рекомендуется менять дважды в год угол наклона с “летнего” на “зимний”. Если такой возможности нет, то угол наклона выбирается примерно равным широте местности. Более того, угол наклона также зависит от широты местности.
v0 = 10 метров в секунду - скорость, с которой бросили тело вертикально вверх;
g = 10 м/с2 - ускорение свободного падения;
t1 = 2 секунды - промежуток времени;
t2 = 1,5 секунды - промежуток времени.
Требуется определить t (секунд) - время подъема тела, h (метр) - максимальную высоту подъема тела, h1 (метр) - высоту тела через промежуток времени t1 и v1 (м/с) - скорость тела через промежуток времени t2.
Время подъема будет равно:
t = v0 / g = 10 / 10 = 1 секунда.
Максимальная высота подъема будет равна:
h = v02 / (2 * g) = 102 / (2 * 10) = 100 / 20 = 10 / 2 = 5 метров.
Так как t1 = 2 * t (2 = 2 * 1), то по правилу «время подъема равно времени падения», тело будет находиться на земле.
v1 = dt * g = (t2 - t) * g = (1,5 - 1) * 10 = 0,5 * 10 = 5 м/с.
ответ: полное время подъема будет равно 1 секунда, максимальная высота - 5 метров, через 2 секунды тело будет снова на земле, через 1,5 секунд скорость тела будет равна 5 м/с.
Объяснение: