Giờ mặt trời là gì? Ứng dụng trong đời sống & điện mặt trời

Giờ mặt trời là một thuật ngữ khá quen thuộc trong ngành thiên văn và địa lý. Tuy nhiên, trong thực tiễn, giờ mặt trời còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống, trong đó có lĩnh vực điện mặt trời. Vậy giờ mặt trời là gì? Giờ mặt trời và giờ chuẩn (theo múi giờ) khác nhau như thế nào? Ứng dụng thực tế của chúng ra sao? Cùng SUNEMIT tìm hiểu trong bài viết sau nhé!

Giờ mặt trời là gì?

Giờ mặt trời là đơn vị đo thời gian dựa theo vị trí của Mặt Trời. Nó được xác định dựa trên vị trí mặt trời so với kinh tuyến tại điểm quan sát. Hiểu một cách đơn giản, thời gian trong ngày được xác định theo chuyển động của Mặt Trời trên bầu trời. Do đó, Giờ Mặt Trời không chỉ là một khái niệm thiên văn mà còn là cơ sở để xác định thời gian và xây dựng các hệ thống giờ hiện đại.

Cụ thể, khi Mặt Trời lên đến vị trí cao nhất trên bầu trời, thời điểm này được gọi là chính ngọ (tương đương 12 giờ trưa theo giờ Mặt Trời). Khi đó, Mặt Trời nằm thẳng theo hướng Bắc – Nam, và nằm ngay trên đường kinh tuyến (Kinh tuyến chính là các đường thẳng dọc từ Bắc xuống Nam). Đây cũng là thời điểm chia một ngày thành hai nửa bằng nhau: buổi sáng (trước chính ngọ) và buổi chiều (sau chính ngọ).

Sự khác biệt giữa giờ mặt trời và giờ chuẩn (theo múi giờ)

• Giờ chuẩn (theo múi giờ) chính là giờ mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Giờ chuẩn được tính toán dựa trên múi giờ tiêu chuẩn được quy ước theo kinh độ. Chúng được đồng bộ hóa để thuận tiện cho quá trình sinh hoạt và các hoạt động giao thương, buôn bán của con người.
• Giờ mặt trời được xác định dựa theo vị trí thực tế của Mặt Trời trên bầu trời tại một vị trí cụ thể. Do đó, Giờ mặt trời khác nhau ở từng kinh độ, ngay cả giữa các khu vực trong cùng một múi giờ.

Cách tính giờ mặt trời

Giờ Mặt Trời được xác định dựa trên vị trí của Mặt Trời so với đường kinh tuyến tại vị trí quan sát. Do đó, giờ mặt trời sẽ khác nhau tại các thời điểm khác nhau trong ngày, cụ thể như sau:

• Buổi sáng: Là lúc mặt trời xuất hiện ở phía đông của đường kinh tuyến.
• Buổi trưa: Là lúc mặt trời nằm nay trên đường kinh tuyến.
• Buổi chiều: Là lúc mặt trời xuất hiện ở phía tây của đường kinh tuyến.

Khi đó, “một ngày mặt trời” được quy định là khoảng thời gian mà mặt trời quay trở lại đúng vị trí cũ trên kinh tuyến đó. Tuy nhiên, do Trái đất quay quanh mặt trời với tốc độ không đều, do đó mà một ngày mặt trời cũng có khi dài ngắn khác nhau. Vì thế, người ta lấy giá trị trung bình của tất cả các ngày mặt trời trong năm để xác định “ngày Mặt Trời trung bình”. Giá trị này có ý nghĩa để ổn định thời gian và dùng để làm đồng hồ thời gian mà chúng ta sử dụng hàng ngày.

Ứng dụng của giờ mặt trời trong các lĩnh vực của đời sống

Giờ mặt trời có tính ứng dụng rất cao, bao gồm các lĩnh vực sau:

• Lĩnh vực địa lý: Giờ mặt trời dùng để xác định vị trí kinh độ, vĩ độ của một điểm, giúp điều hướng các hoạt động di chuyển của tàu thuyền trên biển cũng như các phương tiện trên đất liền một cách chính xác. Ngoài ra, giờ mặt trời còn giúp nghiên cứu sự thay đổi của khí hậu và dự báo thời tiết, đồng thời hỗ trợ đo đạc và vẽ bản đồ hiệu quả.
• Lĩnh vực thiên văn học: Giờ mặt trời giúp xác định thời gian và theo dõi các hiện tượng như nhật thực, nguyệt thực, cũng như giúp xác định vị trí của các vì sao trên bầu trời và lập bản đồ sao.
• Lĩnh vực nông nghiệp: Giúp xác định thời gian canh tác, trồng trọt hợp lý theo từng mùa. Đồng thời, dựa vào sự thay đổi của mặt trời trong ngày, người nông dân có thể tính toán và lên kế hoạch chăm bón, tưới tiêu giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
• Lĩnh vực công nghiệp điện mặt trời: Dựa vào giờ mặt trời, người ta có thể tính toán được hướng và góc nghiêng lắp đặt các tấm pin mặt trời phù hợp để thu được lượng ánh sáng mặt trời tối ưu. Do đó, vai trò của giờ mặt trời cũng rất quan trọng trong lĩnh vực này.

Các yếu tố ảnh hưởng đến giờ mặt trời

Giờ mặt trời sẽ thay đổi theo vị trí địa lý, mùa và điều kiện tự nhiên, cụ thể đó là:

Vị trí địa lý:

• Kinh độ – Giờ mặt trời thay đổi theo kinh độ. Cứ lệch 1 độ kinh độ, giờ mặt trời sẽ chênh khoảng 4 phút. Những nơi ở phía đông sẽ có giờ mặt trời sớm hơn nơi ở phía tây.
• Vĩ độ – Vĩ độ ảnh hưởng đến độ cao của Mặt Trời và độ dài ngày đêm. Ở vĩ độ cao, sự chênh lệch giữa ngày đêm càng rõ rệt hơn theo mùa.
• Địa hình – Khu vực đồi núi, thung lũng có thể khiến Mặt Trời mọc muộn hơn hoặc lặn sớm hơn do bị che khuất.

Theo mùa: Do độ nghiêng trục Trái Đất làm cho vị trí của Mặt Trời thay đổi theo mùa. Vì vậy, giờ mặt trời đến sớm hơn vào mùa hè, muộn hơn vào mùa đông.

Điều kiện tự nhiên: Do Trái Đất quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elip, làm thay đổi vận tốc quay và khiến giờ mặt trời có thể lệch đến ±15 phút trong năm.

Giờ mặt trời và tác động đến lĩnh vực điện mặt trời

Đối với lĩnh vực điện mặt trời, giờ mặt trời cũng có ý nghĩa rất quan trọng. Dựa vào giờ mặt trời, người ta có thể tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điện mặt trời theo cách sau:

• Tối ưu hướng và góc lắp đặt tấm pin – Giờ mặt trời giúp xác định thời điểm bức xạ Mặt Trời mạnh nhất, từ đó điều chỉnh hướng và góc nghiêng của tấm pin để tạo ra sản lượng điện tối đa.
• Tự động điều chỉnh theo vị trí Mặt Trời – Với hệ thống các tấm pin có khả năng xoay, giờ mặt trời giúp xác định vị trí Mặt Trời để hệ thống tự điều chỉnh góc xoay theo hướng đón ánh sáng mặt trời tối ưu nhất.
• Tính toán và dự báo sản lượng điện – Dựa vào giờ mặt trời, chúng ta có thể tính công suất và hiệu suất hệ thống, giúp dự báo sản lượng điện và đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định cho các mục đích sử dụng nhất định.

Như vậy, trên đây SUNEMIT đã giúp bạn đọc hiểu rõ về các thông tin liên quan đến giờ mặt trời, từ khái niệm, vai trò, ý nghĩa đến những ứng dụng quan trọng nhất, đặc biệt là lĩnh vực điện mặt trời. Nếu bạn đọc có quan tâm đến lĩnh vực điện mặt trời – một trong những xu hướng của thế giới hiện nay, hãy liên hệ SUNEMIT hoặc truy cập website của chúng tôi để tìm hiểu chi tiết hơn. Cảm ơn bạn đọc đã quan tâm và theo dõi!