Какие составляющие солнечного излучения на земле

Какие составляющие солнечного излучения на земле

С олнце составляет 99,98% всей энергии нашей планеты (остальная энергия — геотермальная). Солнце состоит из водорода (71%), гелия (27%) и твердой материи (2%). Температура вблизи ядра приблизительно 16 000 000 градусов, а на его поверхности-фотосфере — около 5770 К. Мощность энергии, излучаемой Солнцем, составляет ~63 МВт с каждого квадратного метра его поверхности, всего около 3,72 х 10 20 МВт.

Е диницей измерения потока солнечной энергии в системе СИ является ватт на квадратный метр (Вт/м 2 ). При среднем расстоянии от Земли до Солнца — 150 000 000 км — плотность энергии солнечного излучения, которое достигает атмосферы Земли, составляет в среднем 1,367 КВт/м 2 . Эта величина называется солнечной постоянной. Различные процессы внутри Солнца и на его поверхности (солнечные пятна и вспышки) приводят к флуктуациям этой величины, но они не превышают 0,1%.

Р асстояние от Земли до Солнца изменяется из-за эллиптичности его орбиты Земли, поэтому солнечное излучение в верхней границе атмосферы на 6,6% больше 4 января (когда Земля ближе всего к Солнцу, в перигелии), чем 4 июля (когда Земля наиболее удалена от Солнца, в афелии). Эти даты не совпадают с датами зимнего и летнего солнцестояния потому, что ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики на 23,5 о .

И з-за большого расстояния между Солнцем и Землей солнечное излучение, которое достигает верхней границы атмосферы, падает в виде почти параллельных лучей. Это излучение включает в себя ультрафиолетовое излучение (УФ), видимый свет и ближнее инфракрасное излучение (БИК). Максимальная интенсивность излучения приходится на диапазон видимого спектра — излучение с длиной волны от 400 до 800 нм. Интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучения, приходящего от Солнца, очень мала, однако, когда Земля нагревается под действием солнечного излучения, она излучает ближнее и дальнее ИК излучение, которое, в свою очередь, поглощается и отражается газами, частицами и облаками в атмосфере.

П ри прохождении через атмосферу часть солнечного излучения достигает поверхности Земли, а часть рассеивается молекулами газов, аэрозольными частицами, каплями воды и кристаллами льда. Молекулы газов и аэрозоли отвечают за большую часть поглощения излучения. Рассеивание солнечного излучения на каплях воды и кристаллах льда происходит во всем спектральном диапазоне. Молекулы же в основном рассеивают излучение коротких длин волн, а аэрозоли — более длинных.

Рис. 2. Участки спектра излучения. Синим цветом обозначено длинноволновое УФ-излучение, желтым — средневолновое УФ-излучение, белым — видимый свет, кремовым — ближнее инфракрасное излучение и розовым — дальнее инфракрасное излучение. Синяя линия показывает солнечное излучение на земной поверхности, черная — чувствительность человеческого глаза, зеленая — спектральную чувствительность типичного фотоэлемента, красная — чувствительность пиранометра со стеклянным куполом и розовая — чувствительность пиргеометра. Для сравнения все приведено к условному максимуму 1,0.

Э ти процессы в значительной степени влияют на спектр излучения, которое достигает земной поверхности. Когда Солнце находится прямо над головой, оптическая масса атмосферы является минимальной и по определению имеет для этой местности атмосферную массу, равную 1,0. Когда Солнце опускается к горизонту, оптическая масс атмосферы увеличивается приблизительно в 11 раз и ее влияние на поглощение и рассеивание солнечного излучения становится значительно больше.

Н екоторые из этих процессов легко наблюдать. Молекулы атмосферы намного сильнее рассеивают короткие иволны, чем более длинные — рэлеевское рассеивание. Поэтому, когда Солнце находится высоко, небо выглядит синим. Когда же Солнце находится вблизи горизонта, короткие волны, проходя через толстый слой атмосферы, испытывают полное рассеивание, и небо по утрам и вечерам выглядит красным.

В безоблачный день поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности в местный полдень, обычно находится в интервале от 700 до 1300 Вт/м 2 в зависимости от широты, долготы, высоты над уровнем моря и времени года.

Н аблюдения за солнечным излучением на земной поверхности ведут в двух диапазонах длин волн: коротковолновом излучении с длиной волны от 300 до 4000 нм и длинноволновом — от 4500 нм (4,5 мкм) до 40 мкм. Коротковолновое излучение включает ультрафиолетовое, видимое, и ближнее, инфракрасное излучение.

Ч асть солнечного излучения, которая достигает земной поверхности, отражается от нее, а другая часть поглощается. Снег и лед имеют высокую отражательную способность (альбедо), темные и/или неровные поверхности — более низкую. Часть излучения, которая поглощается земной поверхносьтю, излучается обратно в атмосферу в ближнем (инфракрасном) диапазоне. Углекислый газ (СО₂), метан (СН₄) и водяной пар (Н₂О) в атмосфере способны поглощать это излучение, нагревая, в свою очередь, земную атмосферу. Это — так называемый «парниковый эффект». В целом же существует равновесие: Земля получает столько же солнечного излучения, сколько излучает обратно в Космос. Иначе Земля нагревалась бы или остывала.

Солнечное излучение

Солнце постоянно излучает огромное количество энергии. Только часть его достигает Земли. Но даже эта часть солнечной энергии, попадающая на Землю в течение одного дня, может покрыть все потребности человечества в энергии на целый год. К сожалению, не вся эта энергия может быть использована. Часть солнечной энергии поглощается атмосферой или отражается обратно в космос.

Интенсивность солнечного света, которая достигает земли меняется в зависимости от времени суток, года, местоположения и погодных условий. Общее количество энергии, подсчитанное за день или за год, называется иррадиацией (или еще по-другому «приход солнечной радиации») и показывает, насколько мощным было солнечное излучение. Иррадиация измеряется в Вт*ч/м 2 в день, или другой период.

Интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на удалении, равном среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называется солнечной постоянной. Ее величина — 1353 Вт/м 2 . При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами воды, ультрафиолетового излучения — озоном и рассеяния излучения частицами атмосферной пыли и аэрозолями. Показатель атмосферного влияния на интенсивность солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, называется «воздушной массой» (АМ). АМ определяется как секан с угла между Солнцем и зенитом.

На рис.1 показано спектральное распределение интенсивности солнечного излучения в различных условиях. Верхняя кривая (АМ0) соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы (например, на борту космического корабля), т.е. при нулевой воздушной массе. Она аппроксимируется распределением интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К. Кривые АМ1 и АМ2 иллюстрируют спектральное распределение солнечного излучения на поверхности Земли, когда Солнце в зените и при угле между Солнцем и зенитом 60°, соответственно. При этом полная мощность излучения — соответственно порядка 925 и 691 Вт/м 2 . Средняя интенсивность излучения на Земле примерно совпадает с интенсивностью излучения при АМ=1,5 (Солнце — под углом 45° к горизонту) [1].

Около поверхности Земли можно принять среднюю величину интенсивности солнечной радиации 635 Вт/м 2 . В очень ясный солнечный день эта величина колеблется от 950 Вт/м 2 до 1220 Вт/м 2 . Среднее значение — примерно 1000 Вт/м 2 [860 ккал/(м 2 ч)]. Пример: Интенсивность полного излучения в Цюрихе (47°30′ с. ш., 400 м над уровнем моря) на поверхности, перпендикулярной излучению:1 мая 12 ч 00 мин 1080 Вт/м 2 ;21 декабря 12 ч 00 мин 930 Вт/м 2 .

Для упрощения вычисления по приходу солнечной энергии, его обычно выражают в часах солнечного сияния с интенсивностью 1000 Вт/м 2 . Т.е. 1 час соответствует приходу солнечной радиации в 1000 Вт*ч/м 2 . Это примерно соответствует периоду, когда солнце светит летом в середине солнечного безоблачного дня на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам.

Иррадиация меняется в течение дня и от места к месту, особенно в горных районах. Иррадиация меняется в среднем от 1000 кВт*ч/м 2 в год для северо-европейских стран, до 2000-2500 кВт*ч/м 2 в год для пустынь. Погодные условия и склонение солнца (которое зависит от широты местности), также приводит к различиям в приходе солнечной радиации.

Пример

Яркое солнце светит с интенсивностью 1000 Вт/м 2 на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам. За 1 час на 1 м 2 падает 1 кВт*ч энергии (энергия равна произведению мощности на время). Аналогично, средний приход солнечной радиации в 5 кВт*ч/м 2 в течение дня соответствует 5 пиковым часам солнечного сияния в день. Не путайте пиковые часы с реальной длительностью светового дня. За световой день солнце светит с разной интенсивностью, но в сумме она дает такое же количество энергии, как если бы оно светило 5 часов с максимальной интенсивностью. Именно пиковые часы солнечного сияния используются в расчетах солнечных энергетических установок.

Солнечные лучи. Плюсы и минусы

УФ – та часть солнечного излучения, которая придает коже приятный коричневый оттенок и способствует выработке в организме витамина Д, необходимого для костей. Этот витамин также участвует в регуляции деления клеток и даже в некоторой мере предотвращает развитие рака толстой кишки и желудка. Под действием солнечных лучей вырабатываются так называемые «гормоны удовольствия», эндорфины.

Организм человека умеет защищаться от вредоносных соединений, вырабатываемых под воздействием солнечных лучей. Повреждения ДНК быстро восстанавливаются благодаря особой системе, контролирующей ее целостность. А если все-таки произошло изменение в клетке, она распознается иммунной системой как чужеродная и уничтожается. К сожалению, иногда организм не справляется с этими повреждениями, тем более что УФ подавляет активность иммунной системы. Именно поэтому, приехав из теплых стран, человек нередко простывает.

В то же время, подавление иммунной системы – главный механизм лечения с помощью ультрафиолета таких заболеваний, как псориаз, атопический дерматит и некоторых других заболеваний кожи.

УФ разделяется на три спектра в зависимости от длины волны. Каждый спектр имеет свои особенности воздействия на организм человека.

• Спектр С имеет длину волны от 100 до 280 нм. Это самый активный диапазон, лучи легко проникают через кожные покровы и вызывают разрушительное действие на клетки организма. К счастью, такие лучи практически не доходят до поверхности Земли, а поглощаются озоновым слоем атмосферы.
• Спектр Б (УФБ) имеет длину волны 280-320 нм и составляет около 20% от всего УФ-излучения, попадающего на поверхность Земли. Эти лучи дают покраснение на коже во время пребывания на солнце. Они быстро вызывают образование активных соединений в коже человека, воздействуя на ДНК и вызывая нарушение ее структуры.
• Спектр А, длина волны которого 320-400 нм, составляет почти 80% УФ-излучения, попадающего на кожу человека. Благодаря большей длине волны, эти лучи обладают в 1000 раз меньшей энергией, чем УФБ, поэтому почти не вызывают солнечных ожогов. Они значительно меньше способствуют выработке биологически активных веществ, способных оказать влияние на ДНК. Однако эти лучи проникают глубже, чем УФБ, а вырабатываемые ими вредные вещества остаются в коже значительно дольше.

Почему дерматологи так настоятельно рекомендуют беречься от солнца?
Загар – это в первую очередь повреждение кожи.

Повреждающее действие солнца постепенно накапливается в организме, и может дать о себе знать многие годы спустя в виде рака кожи.

Родители, пожалуйста, обратите внимание: если ребенок получил солнечный ожог, после которого образовались пузыри, особенно если это случилось не один раз, опасность развития меланомы в будущем увеличивается в несколько раз!

Люди по-разному защищены от вредного воздействия солнечных лучей. Люди со смуглой кожей имеют более сильную защиту, а люди с рыжими волосами или блондины с голубыми глазами больше других подвержены повреждающему воздействию солнечных лучей.

УФ иногда может способствовать развитию зудящих высыпаний. При солнечной крапивнице зудящие высыпания, напоминающие ожог крапивой, развиваются в период от 30 минут до двух часов после облучения. Полиморфная световая сыпь – через 1-2 дня. Это заболевание тоже проявляется зудящими высыпаниями на месте облучения, но проходят они медленнее, чем солнечная крапивница, и выглядят по-другому. Есть и другие заболевания, для которых УФ является стимулом к развитию. Например, красная волчанка, розацеа, пеллагра (недостаток витамина В3), и другие.

Многие лекарства, принятые внутрь, могут привести к высыпаниям на коже под воздействием солнечных лучей. Есть некоторые травы, которые после контакта с кожей на солнце вызывают сильное покраснение и образование пузырей. Прежде всего, это растения из семейства зонтичных, среди которых самое сильное – борщевик. Кроме того, такой дерматит могут вызвать сельдерей, петрушка, лайм, пастернак и другие.

Как защититься от вредного воздействия солнца, и в то же время получить пользу и удовольствие от него?

Ответ прост: необходимо использовать солнцезащитный крем. Совсем не обязательно брать крем с максимальной защитой (SPF 50+). Препарат, имеющийSPF 15, уже на 80% защищает от солнечных лучей. А это значит, что часть УФБ достигнет кожи и окажет свое положительное влияние. Для того, чтобы защитные кремы от солнца были эффективны, рекомендуется их наносить за 20 минут до солнечной ванны, и возобновлять их нанесение согласно рекомендациям, обычно каждые 2 часа. Но будьте осторожны, использование этих препаратов вовсе не означает, что можно находиться под солнцем бесконечно долго. Именно эта ошибка в свое время привела к резкому увеличению заболеваемости меланомой – из-за отсутствия явных солнечных ожогов благодаря защитному крему, некоторые загорали слишком долго.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы организм выработал нужное ему количество витамина Д, достаточно 10-15 минут в день «показывать солнцу» лицо и кисти рук.

Специалисты Клиники дерматовенерологии иаллергологии – иммунологии ЕМС с радостью дадут подробные рекомендации по защите от солнца Вам и всей вашей семье.

Испытание на воздействие
солнечного излучения

Ос­новными параметрами, характеризующими воздействие солнечной радиации, являются: спектральное распределение энергии излучения, а также интенсивность излучения, или поверхностная плотность пото­ка энергии излучения. Интенсивность солнечного излучения, характе­ризуемая солнечной энергией, приходящейся на единицу поверхнос­ти, перпендикулярной солнечным лучам на среднем расстоянии от Солнца вне земной атмосферы, называют солнечной постоянной Е0.

Она зависит от степени поглощения и рассеяния радиации в атмос­фере. Рекомендуется значение суммарной радиации у земной поверх­ности при нахождении Солнца в зените принимать равным 1,12 кВт/м2. Отсюда следует, что для обеспечения эквивалентного теплового воз­действия необходимо скорректировать интенсивность искусственного источника Еех, таким образом, чтобы Еех = 1,12аes/аex, где аes — коэффициент поглощения изделием излучения искусственного ис­точника, зависящий от его спектрального распределения энергии излучения; аex — коэффициент поглощения изделием излучения сум­марной солнечной радиации, зависящей от ее спектрального распре­деления энергии.

Для проведения испытаний на воздействие солнечной радиа­ции необходимо в заданной плоскости измерения обеспечить излу­чение, воспринимаемое испытуемым изделием, с интенсивнос­тью 1,12 кВт/м2 и определенным спектральным распределением энергии (табл. 1). В указанное значение интенсивности должны также входить излучения, полученные за счет отражения от стенок камеры, однако не должны входить инфракрасные излучения от на­греваемых стенок камер.

Наряду с рассмотренными к параметрам камер солнечной радиа­ции относятся: температура, скорость циркуляции воздуха и его от­носительная влажность. Температура воздуха в камере при облуче­нии во время темной фазы должна достигать 40 или 55 °С в зависимости от метода испытаний, воспроизводящего предполагаемые условия эк­сплуатации.

Поскольку для испытаний применяются камеры с принудительной циркуляцией воздуха, необходимо учитывать возмож­ность охлаждения изделий и термопреобразователей под действием воздушного потока. Даже столь малая скорость циркуляции воздуха, как, например, 1 м/с, может вызвать уменьшение температуры пе­регрева более чем на 20%.

В качестве искусственных источников солнечного излучения исполь­зуются одна или несколько специальных ламп, а также ряд оптичес­ких элементов (рефлекторов, светофильтров и т. д.), обеспечиваю­щих получение требуемого спектра и заданной интенсивности излучения. Источники излучения различаются по физической при­роде излучения. Они могут быть основаны на нагревании, на прин­ципе электролюминесценции, на одновременном использовании на­грева и электролюминесценции.

К источникам излучения, основанным на нагревании, относят­ся вольфрамовые лампы. Вакуумные или газонаполненные вольфрамо­вые лампы большую часть своей энергии излучают в области коротковолновых инфракрасных лучей и почти не излучают ультрафиолетовых лучей, что ограничивает их применение. Так, например, вакуумная лампа при температуре вольфрамовой нити Т = 2500 К имеет максимум излучения в области X = 1,15 мкм, а газонаполненная лампа при температуре нити Т= 3000 К — в области X = 0,96 мкм. Если принять всю энергию, излучаемую вакуумной лампой, за 100%, то только 7— 12% приходится на видимую часть спектра, а остальная часть, за исключением небольших потерь, излучается в виде инфракрасных лучей.

Лампы с вольфрамовой нитью в колбе из кварцевого стекла с галогенным наполнителем обладают лучшей стабильностью рабочих характеристик на протяжении всего срока службы. Поскольку в солнечном спектре приблизительно 50% энергии приходится на видимую и ультрафиолетовую части спектра, что соответствует длинам волн короче 0,7 мкм (рис. 1), использование вольфрамовых ламп целесообразно только в случаях, когда необходимо воспроизведение инфракрасного и теплового воздействий.

В отличие от источников излучения, основанных на нагревании и дающих сплошной спектр, электролюминесцентные излучатели имеют прерывистый спектр. Они характеризуются высокоинтенсивным селективным излучением в очень узкой области спектра, зависящей от газового заполнения. Люминесценция представляет собой свечение, возникающее в процессе перехода различных видов энергии в энер­гию излучения вне зависимости от теплового состояния излучающего вещества, и поэтому люминесцентные излучатели называют источ­никами холодного света. Явление холодного свечения (электролюми­несценция) возникает при прохождении электрического тока через разреженный инертный газ или через пары ртути, при этом происхо­дят столкновения электронов и ионов в процессе их движения в элек­трическом поле. Указанное явление используется в газоразрядной труб­ке, представляющей собой стеклянный или кварцевый баллон, наполненный под давлением газом или парами некоторых металлов. В баллон впаиваются металлические электроды, к которым подводится напряжение, необходимое для возникновения разряда.

В испытательных камерах используются также ртутные лампы, называемые иногда ртутно-паровыми лампами, так как дуговой разряд происходит в парах ртути. В них наряду с электронным током возникает ионный ток, проходящий от анода к катоду. Однако, по­скольку скорость электронов значительно больше скорости ионов, плотность электронного тока больше, чем ионного, и поэтому об­щий разрядный ток ртутной дуги определяется в основном электрон­ным током. При возрастании плотности тока возникает ионизация.

В зависимости от давления паров ртути, при котором происхо­дит ртутно-дуговой разряд, различают лампы трех видов: низкого, высокого и сверхвысокого давления. Ртутные лампы низкого давле­ния являются электролюминесцентными излучателями, они обеспе­чивают излучение в ультрафиолетовой части спектра. В ртутных лам­пах высокого и сверхвысокого давления излучение происходит за счет ртутно-парового разряда, нагрева кварцевого стекла баллона, а так­же люминесценции. Эти лампы излучают главным образом в длин­новолновой инфракрасной (ИК) части спектра. Причем с ростом давления линейчатый спектр переходит в сплошной, что сопровож­дается относительным возрастанием излучения коротковолновых ин­фракрасных лучей. Ртутные лампы (особенно сверхвысокого давле­ния) характеризуются большим КПД, доходящим до 75%, малыми эксплуатационными расходами и большим сроком службы (до 8000 ч). К недостаткам можно отнести ограниченную возможность регулиро­вания режимов возникновения отказов вследствие конденсации па­ров при понижении температуры и т. д.

К люминесцентным относятся также и ксеноновые излучатели, обеспечивающие получение спектра, наиболее приближающегося к солнечному (рис. 2). Спектр излучения зависит от длины разряд­ных промежутков, мощности ламп, их геометрической формы и раз­меров. Так, при коротких разрядных промежутках относительная энергия излучения больше, чем при длинных, и она в большей сте­пени сосредоточена в ИК части спектра. Потребляемая мощность ксеноновых излучателей и эксплуатационные расходы весьма значи­тельны. Теоретический срок службы порядка 5000 ч.

Дуговые лампы основаны на использовании дугового разряда, об­разующегося между двумя угольными или графитовыми электрода­ми. Они позволяют получить спектр излучения, имеющий максимум 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 Х, мкм
‍

в области коротковолновой части инфракрасного излучения (0,7— 0,8 мкм) и пик в начале ультрафиолетовой части спектра. Недостат­ками дуговых ламп являются постепенное затухание вольтовой дуги, приводящее к ограниченному времени непрерывной работы, а также недостаточная локализация и фиксация источника излучения.

Сравнение спектра солнечного излучения со спектрами ламп, применяемых для его имитации, показывает их недостаточное совпа­дение. В то время как солнечный свет дает приблизительно непре­рывный (сплошной) спектр, все искусственные источники имеют определенные спектральные линии. В связи с этим для получения необходимого спектра излучения применяют светофильтры, которые могут быть стеклянными и жидкостными, абсорбционными и интерфе­ренционными. Выбор светофильтра зависит от источника излучения и его использования. Предпочтение отдается стеклянным фильтрам. К недостаткам стеклянных фильтров можно отнести неодинаковую оптическую плотность стекол, тенденцию к изменению спектраль­ных характеристик под воздействием интенсивного ультрафиолетово­го излучения.

Стеклянные адсорбционные фильтры основаны на способности ряда оптических материалов к избирательному поглощению в одной или нескольких областях спектра излучения. Примерами таких фильтров являются фильтры из цветных оптических стекол, окрашенных плас­тмасс, а также ряда других оптических материалов. Недостатки ука­занных фильтров — малая контрастность и крутизна фронтов спект­ральной характеристики.

В ряде случаев находят применение многослойные стеклянные ин­терференционные светофильтры, действие которых основано на ин­терференции лучей, многократно отражающихся и проходящих через тонкие слои прозрачных материалов. Подбирая показатели прелом­ления, толщины и число этих слоев, можно получать различные све­тофильтры с почти произвольными спектральными свойствами. Ин­терференционные фильтры меньше нагреваются и обычно более стабильны, чем абсорбционные.

Хорошие результаты дает комбинация интерференционных и абсор­бционных светофильтров. Таким образом, спектр излучения ксено­новой лампы может быть откорректирован с помощью комбинации абсорбционных светофильтров для инфракрасной и ультрафиолето­вой областей.

Большая удаленность Солнца от Земли приводит к тому, что сол­нечные лучи падают на земную поверхность параллельно, в то время как искусственные источники излучения находятся на сравнительно близком расстоянии от поверхности испытуемого изделия и не обес­печивают аналогичного направления лучей. Вследствие этого для обеспечения равномерного распределения интенсивности излучения в плоскости измерения необходимо применение рефлектора в виде параболического вогнутого зеркала. При этом важное значение име­ет конструкция используемой лампы. Так, при использовании ксе­ноновой лампы возможно образование теней от ее электродов и опор. Иногда для обеспечения равномерности облучения используют ксе­ноновую лампу с длинным разрядным промежутком, укрепленную в желобообразном параболическом рефлекторе (рис. 3).

Источники излучения в камерах солнечной радиации рекоменду­ется размещать вне их рабочего объема, за специальным остеклени­ем, с одной стороны, исключающим воздействие на изделие боль­шого количества теплоты, выделяемой лампами, и загрязнение испытуемых изделий озоном, образующимся в результате ультрафио­летового (УФ) излучения ксеноновых, дуговых и других ламп, а с другой стороны, уменьшающим воздействие повышенной влажнос­ти в испытательной камере на оптические элементы. Попадание озо­на и других газов в рабочий объем камеры может оказывать значи­тельное влияние на процессы деградации некоторых материалов.

Методы испытаний на воздействие солнечного излучения. Испы­тания на воздействие солнечного излучения проводят для определения его влияния на тепловые, механические, химические, электрохими­ческие и другие явления, происходящие в испытуемых изделиях.

В нормативной документации на изделие необходимо указывать способы установки его в камеру (на опорных стойках либо на основа­нии, обладающем определенной теплопроводностью), обеспечива­ющие необходимое положение относительно направления излучения. Действие сол­нечного облучения на испытуемое изделие существенно зависит от состояния его поверхности, определяющего характер поглощения, поэтому необходимо, чтобы оно отвечало требованиям испытаний, например отсутствию загрязнений поверхности (масляных пленок, ПЫЛИ И Т. Д.).

После стабилизации изделия в нормальных климатических усло­виях в течение заданного времени его тщательно осматривают и из­меряют значения определенных параметров, стабильность которых зависит от воздействия солнечной радиации.

Изделие устанавливают в камеру в положение, при котором наи­более уязвимые элементы его конструкции будут обращены к источ­никам излучения. При этом должна исключаться возможность экра­нирования излучения источника или отраженного излучения.

В зависимости от цели испытаний находят применение три ме­тода их проведения (рис. 4).

Метод А (рис. 4, а) применяется, когда основной интерес представляют результаты теплового воздействия. Метод характеризу­ется 24-часовым циклом, состоящим из 8-часовой фазы облучения и 16-часовой темновой фазы. За указанный период времени обеспечи­вается получение изделием дозы облучения 8,96 кВт/м2, что прибли­жается к наиболее жестким естественным условиям. Температура воз­духа в камере должна повышаться за 2 ч до начала фазы облучения. Увеличение фазы облучения свыше 8 ч ускоряет воздействие радиа­ции по сравнению с естественными условиями.

Продолжительность испытаний (число циклов) зависит от габаритных размеров и массы испытуемых изделий. В общем случае рекомендуются три цикла ис­пытаний, однако при испытаниях крупногабаритных изделий требу­ется увеличить число циклов для достижения максимальной внутрен­ней температуры и выявления процессов деградации.

Метод В (рис. 4, б) применяется, когда основной интерес пред­ставляют процессы деградации. Метод характеризуется 24-часовым цик­лом, который состоит из 20-часовой фазы облучения и 4-часовой тем — новой фазы. При этом доза облучения составляет 22,4 кВт/м2 за цикл.

Известно, что фотохимические процессы деградации материа­лов, красок, пластмасс зависят также от влажности окружающей среды, поэтому иногда в начале 20-часовой фазы облучения возмож­но одновременное воздействие влажного тепла (относительная влаж­ность 93±3% при t = 40±2 °С).

Метод С (рис. 4, в) применяется, когда необходимо оценить только фотохимический эффект, а циклические тепловые нагрузки не имеют значения. Метод характеризуется непрерывным 24-часо­вым облучением и считается упрощенным. При этом методе могут быть не выявлены процессы деградации, обусловленные цикличес­кими тепловыми нагрузками.

При реализации всех трех методов интегральная поверхностная плотность потока излучения должна быть равна 1,120 кВт/м2 + 10% (в том числе поверхностная плотность потока ультрафиолетовой части спектра 68 Вт/м2). Спектральное распределение должно соответство­вать данным, указанным в табл. 6.5.

Во время фазы облучения температуру воздуха в камере повыша­ют приблизительно с постоянной скоростью и поддерживают на уровне 40 или 55 °С с точностью ±2 °С. При проведении испытаний с одно­временным воздействием влажности необходимо указывать период, в течение которого она должна поддерживаться: а) во время фаз об­лучения; б) в период темновых фаз; в) в течение всей продолжитель­ности испытаний.

Продолжительность испытаний (число циклов) зависит от цели испытаний, ее рекомендуют выбирать из следующего ряда: 3, 5, 10, 56 циклов. Сокращать продолжительность испытаний за счет увели­чения поверхностной плотности потока (интенсивности) излучения не рекомендуется.

В нормативной документации на изделие следует указывать, дол­жно ли оно функционировать в процессе испытаний и значения ка­ких параметров необходимо измерять.

В случаях, когда требуется проводить испытания солнечных ба­тарей, систем слежения за Солнцем и других изделий, предназна­ченных для космических исследований, необходимо обеспечение точной коллимации лучей от излучателя (т. е. оптическая ось рефлектора должна составлять прямой угол с поверхностью изделия).

Есть вопросы?

АККРЕДИТАЦИИ И СВИДЕТЕЛЬСТВА КОМПЕТЕНТНОСТИ

Александровский Испытательный Центр – это Орган по сертификации продукции и испытательная лаборатория. У нас есть право на проведение сертификации, испытания и оформление необходимых нормативных и технических документов на продукцию в соответствии с процедурой сертификации. Мы работаем с 1996 года, в нашем штате – исключительные профессионалы. Они, без преувеличения, являются одними из лучших в своем деле. Наш Центр награжден премией «Честная позиция», входит в Ассоциацию аккредитованных лиц.