Солнце представляет собой огромный шар радиусом 696000 км. Среднее

расстояние от Земли до Солнца, равное большой полуоси эллипса земной орбиты, составляет приблизительно 149,6 ^. 10⁶ км; это расстояние принимается за единицу (астрономическая единица). Основными характеристиками, которые определяют излучательную способность Солнца, служат солнечные постоянные – световая и тепловая.

Световая солнечная постоянная представляет собой освещенность плоскости, расположенной перпендикулярно солнечным лучам и удаленной от Солнца на расстояние, равное астрономической единице. Приближенное значение солнечной световой постоянной на границе атмосферы составляет 135000-137000 лк. Соответствующая этой освещенности средняя яркость Солнца кд/м².

При заданном коэффициенте пропускания света атмосферой , который зависит от высоты стояния Солнца и прозрачности воздуха p, освещенность от Солнца на горизонтально поверхности Е_с определяется по формуле

, (1.2)

где - освещенность от Солнца на плоскости, перпендикулярной направлению солнечных лучей;

(1.3)

где ∆ - расстояние от Солнца в заданный момент; определяется по астрономическим таблицами (≈ 1); М – воздушная масса, которую необходимо преодолеть солнечным лучам при прохождении через атмосферу; h_o – высота стояния Солнца над горизонтом.

Значения М изменяются в зависимости от h_o: 90⁰ (зенит) до 0⁰ (горизонт) соответственно от 1 до 26,96; они определяются по таблице Бемпорада:

h_о, град.….0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90

М………...27 10,4 5,6 3,2 2 1,6 1,3 1,2 1,1 1,015 1

Средняя освещенность поверхности, перпендикулярной лучам Солнца, определяется по таблице 4.6.

При естественном освещении диапазон освещенностей и яркостей очей велик. Так, освещенность в полдень ясного дня на открытой горизонтальной поверхности может превосходить 100000 лк, в то время как в сумерки пасмурного дня она может равняться нескольким люксам.

Таблица 1. Средняя освещенность поверхности, расположенной перпендикулярно направлению солнечных лучей, лк

Географическая широта, град	Характерные дни года
22 декабря	22 марта 22 сентября	22 июня
часы дня
8; 16	10; 14		8; 16	10; 14		8; 16	10; 14

	-
	-

Продолжительность солнечного сияния в разных пунктах на территории страны определяется по картам климатических атласов, которые составляются в результате обобщения многолетних измерений, проведенных метеорологическими станциями.

На разных стадиях проектирования городов и зданий архитектору необходимо знать и учитывать влияние климата. Поэтому в его распоряжении должен быть справочный материал, в частности в виде набора карт, где указаны метеорологические особенности различных районов строительства. При составлении этих карт должно учитываться общеклиматической районирование территории (СНиП 2.01.01-82).

Наружная освещенность от диффузного неба зависит в основном от высоты стояния Солнца и характера облачности. Существенное влияние на освещенность, создаваемую диффузным светом неба, оказывают также прозрачность воздуха и состояние земного покрова. Освещенность от облачного неба определяется фотометрическим, а также расчетным путем по многолетним средним характеристикам солнечной радиации с помощью так называемого светового эквивалента, который выражает отношение между освещенностью и интенсивностью солнечной радиации на данной поверхности. Световой эквивалент солнечной радиации зависит от высоты стоянии

Освещенностью и интенсивностью солнечной радиации на данной поверхности. Световой эквивалент солнечной радиации зависит от высоты стоянирактера облачности и коэффициента отражения подстилающий поверхности (альбедо). Поэтому суммарный световой эквивалент определяется с учетом различных условий облачности для периодов со снежным покровом и без него.

На основании результатов расчетов наружной освещенности, проведенных для наиболее крупных городов и промышленных районов, построена карта светоклиматического районирования нашей страны. Критерием при ее составлении было принято среднее за год количество наружного диффузного освещения (средняя освещенность) на горизонтальной поверхности при открытом небосводе в течение 1 ч за период использования в помещении естественного света:

, (1.4)

где Е_ср - средняя освещенность, лк; Е – наружная освещенность горизонтальной поверхности, лк; Е_кр – критическая наружная освещенность, лк; Т – продолжительность использования естественного освещения, определяемая разностью времени наступления критической освещенности утром и вечером, ч.

Критической наружной освещенностью Е_кр называется освещенность, наблюдаемая в моменты выключения (утром) и включением (вечером) искусственного освещения в помещении; она вычисляется по формуле

, (1.5)

где Е_и – освещенность при искусственном освещении помещения (по СНиП II-4-79); е – нормированное значение КЕО.

Рис. 1. Карта светоклиматического районирования страны

Территория на рис. 1делится на пять светоклиматических районов; три северных района разделены на подрайоны восточный и западный. Для восточных подрайонов характерно длительное (6 мес. и более в течение года) залегание снежного покрова, оказывающего существенное влияние на распределение яркости неба (заштриховано).

Наружная освещенность зависит от яркости неба, значение которой в разных участках неба различно. Знание закономерности изменения яркости облачного и ясного неба имеет больше утилитарное и эстетическое значение, помогая архитектору выбрать ориентацию здания по сторонам горизонта и пластическое решение фасадов здания.

Распределение яркости облачного неба учитывается коэффициентом q, значение которого определяется по формуле, рекомендованной МКО:

(1.6)

где L_θ – яркость участка неба, видимого из заданной точки помещения М под углом θ, образованным горизонтальной линией, проведенной из точки к середине светопроема (рис. 4.19); L_е – яркость в зенитной части неба.

В районах с устойчивым снежным покровом эта формула приобретает следующий вид:

(1.7)

Пример. Требуется определить яркость участка облачного неба, видимого из точки М помещения, при условии, что угол θ = 45° и высота стояния солнца h₀ = 40°.

В районах, где большую часть года снеговой покров отсутствует, L₄₅ = L_e (0,33 + 0,66 sin 45°). Но sin 45° = 0,71, следовательно, L₄₅ = L_e (0,33 + 0,66·0,71) = 0,8 L_e.