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Coefficiente di massa d'aria (AM)

1900
Scienziato che misura le prestazioni dei pannelli solari in relazione al coefficiente di massa d'aria in un laboratorio.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il coefficiente di massa d'aria (AM) quantifica la lunghezza del percorso ottico diretto della luce solare attraverso l'atmosfera terrestre. È il rapporto tra la lunghezza del percorso a un dato angolo zenitale [latex]theta[/latex] e la lunghezza del percorso quando il sole è direttamente sopra la testa (allo zenit). Per angoli fino a circa 60°, può essere approssimato da [latex]AM approx sec(theta)[/latex]. AM0 si riferisce allo spettro al di fuori dell'atmosfera.

Il coefficiente di massa d'aria è un parametro cruciale nell'energia solare e nella scienza atmosferica. Il valore standard per testare le celle solari terrestri è AM1.5, che corrisponde a un angolo zenitale solare di 48,19°. Questo valore è stato scelto perché rappresenta la radiazione solare media annua ricevuta alle latitudini temperate di Europa e Nord America. Il '1.5' indica che la lunghezza del percorso è 1,5 volte la lunghezza del percorso quando il sole è direttamente sopra la testa (AM1). Lo spettro AM0, con una potenza integrata della costante solare (~1361 W/m²), viene utilizzato per progettare e testare le celle solari per i veicoli spaziali. Man mano che il numero AM aumenta (cioè, man mano che il sole si avvicina all'orizzonte), la lunghezza del percorso attraverso l'atmosfera aumenta. Ciò porta a un maggiore assorbimento e diffusione, che non solo riduce l'irradianza totale ma sposta anche lo spettro verso il rosso, poiché la luce blu viene diffusa in modo più efficace (diffusione di Rayleigh). Modelli più complessi per AM tengono conto della curvatura della Terra e dell'atmosfera rifrazione, diventando più precisa ad angoli zenitali elevati.

UNESCO Nomenclature: 2506
– Geofisica

Tipo

Modello fisico

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • legge di Bouguer (Legge Beer-Lambert) che descrive l'attenuazione della luce attraverso un mezzo
  • sviluppo della trigonometria per il calcolo degli angoli e delle lunghezze dei percorsi
  • comprensione della composizione atmosferica e delle sue proprietà assorbenti
  • invenzione dell' spectroscope for analyzing the solar spectrum

Applicazioni

  • test delle prestazioni e valutazione dei pannelli solari (ad esempio, standard am1.5)
  • modellizzazione atmosferica e calcoli del trasferimento radiativo
  • prevedere la disponibilità di energia solare in diversi momenti della giornata e dell'anno
  • osservazioni astronomiche per correggere l'estinzione atmosferica
  • scienza dei materiali per testare la durabilità dei materiali esposti al sole

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • pannelli solari con rivestimenti che ottimizzano dinamicamente le loro proprietà antiriflesso per lo spettro variabile a diversi valori am
  • sistemi di gestione di parchi solari basati sull'intelligenza artificiale che regolano gli angoli dei pannelli in base ai dati atmosferici in tempo reale e ai calcoli AM
  • software di pianificazione urbana che modella i valori am durante il giorno per ottimizzare il posizionamento degli edifici per la luce naturale
  • indossabile uv sensors that provide more accurate exposure warnings by calculating the local am
  • modelli meteorologici avanzati che incorporano am per prevedere meglio le fluttuazioni della temperatura superficiale
  • spettrometri per droni per mappare la composizione atmosferica analizzando i cambiamenti spettrali attraverso diversi valori am
  • educativo realtà aumentata apps that visualize the sun’s path and changing am throughout the day
  • serre intelligenti che regolano l'illuminazione supplementare in base allo spettro di luce naturale previsto determinato da am
  • vetri per auto che si colorano dinamicamente in base al valore am per ridurre l'abbagliamento
  • pianificazione della traiettoria di rientro della navicella spaziale che utilizza calcoli simili a quelli am per la frenata atmosferica
Argomenti correlati: massa d'aria, AM1.5, energia solare, fotovoltaico, atmosfera, angolo zenitale, irradianza solare, estinzione atmosferica, trasferimento radiativo, spettro solare.

Contesto storico

Coefficiente di massa d'aria (AM)

1650
1800
1852
1900
1912
1940
1940
1950
1800
1838
1872
1910
1940
1940
1946

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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