Wie hängt die Strahlungsintensität der Sonne vom Einfallswinkel ab?

Welchen Einfluss der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung auf die Energiemenge hat, welche, z. B., ein Quadratcentimeter einer Fläche in einer Sekunde von der Sonne empfängt, ist von größter Bedeutung für die Klimatologie und für die Nutzung der Sonnenenergie zur Wärme- oder Stromgewinnung.

A) Einfallswinkel = 90° B) Einfallswinkel = 45° C) Einfallswinkel = 20° D) Einfallswinkel = 0°

Gib einen Einfallswinkel Alpha ein und klicke dann auf "Berechne":     Die Strahlungsstromdichte erreicht % vom Maximum.

Der schwarze Balken in den vier Grafiken (oben) symbolisiert eine im Profil gezeigte Fläche, welche von Sonnenstrahlen, symbolisiert durch die roten Balken, beschienen wird. Die Länge des schwarzen Balkens ist immer exakt gleich lang.

Auf Grund der riesigen Entfernung, von der Sonne zur Erde, können die Strahlen als annähernd parallel betrachtet werden. Der Einfallswinkel, den die Strahlen zur bestrahlten Fläche bilden, soll hier mit Alpha bezeichnet werden. Mit "T" ist angegeben, wie viele der eingezeichneten "Sonnenstrahlen" auf die Fläche treffen. Bei senkrechtem Einfallswinkel (Alpha = 90°) ist mit 11 "Treffern" das Maximum erreicht. Dem stehen bei einem Einfallswinkel von 0°, 0 Treffer als Minimum entgegen.

Anmerkungen:

• Synonyme für Strahlungsstromdichte sind Strahlungsstrom, Energieflussdichte, Strahlungsintensität, Bestrahlungsstärke oder Leistungsdichte. Die Einheit ist Watt pro Quadratmeter [W/m²].
  
• Dem Winkel Alpha entspricht die Sonnenhöhe h.
• Die maximale Strahlungsstromdichte ist durch die Solarkonstante gegeben und beträgt im Mittel ca. 1368 W/m².