Как организовать функциональное, декоративное и охранное освещение дачного участка. Распределение тепла и света на земле
Происходит по орбите, имеющей форму эллипса, со скоростью около 30 км/с. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток. Это время называют звездным (сидерическим) годом . Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтому каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года .
На расстоянии от экватора на 23°27′ к северу и югу расположены воображаемые параллельные круги на поверхности земного шара, которые называются тропиками (Северный, или тропик Рака, и Южный, или тропик Козерога), где Солнце один раз в году бывает в полдень в зените. Это - дни солнцестояний: 22 июня - день летнего солнцестояния : вертикально солнечные лучи падают на Северный тропик. В это время в северном полушарии наивысшее положение Солнца и оно получает больше тепла и света, здесь лето и самый длинный день. А есть места, где в это время Солнце совсем не заходит за горизонт. Это полярные области, лежащие между Северным полюсом и северным полярным кругом - параллели, отстоящей от экватора на 66°33′. Здесь - полярный день; на самом полюсе он длится до 186 суток. В южном полушарии в это время зима, а в полярных районах (за южным полярным кругом) - полярная ночь.
Через полгода, 22 декабря - наивысшее положение Солнца над горизонтом в южном полушарии в день зимнего солнцестояния . В зените Солнце в это время над южным тропиком, а в районе полюса оно не заходит за горизонт, в южном полушарии теперь лето, а в северном полушарии - зима. 21 марта и 23 сентября Солнце в зените над экватором и его лучи отвесно падают на экватор; северное и южное полушария освещены вплоть до полюсов; на всех широтах день и ночь продолжаются по 12 ч.; поэтому эти числа называются соответственно - день весеннего и день осеннего равноденствия . 21 марта в северном полушарии начинается астрономическая весна , в южном - осень , а 23 сентября, наоборот, в южном полушарии весна, а в северном осень.
Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается в то же время вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток, или за 23 ч 56 мин 4,0905 с среднего солнечного времени. С этим движением связана на Земле смена дня и ночи . На освещенной Солнцем стороне Земли - день, на противоположной, теневой стороне - ночь. Время оборота - сутки - определяют по Солнцу и звездам. Солнечные сутки - это промежуток времени между двумя прохождениями центра диска Солнца через меридиан точки наблюдения. Движение Земли вокруг оси и вокруг Солнца сложное, неравномерное, поэтому продолжительность истинных солнечных суток в течение года меняется. Для определения среднего солнечного времени берут среднюю продолжительность суток в течение года. Солнечные сутки немного длиннее полного оборота Земли, так как Земля движется вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается вокруг оси. Поэтому точное время оборота Земли определяется временем между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места. Звездные сутки короче средних солнечных на 3 мин 55,91 с среднего времени.
Угол, на который поворачивается любая точка Земли за определенный отрезок времени, называется угловой скоростью вращения. За час точка продвигается на 15° (360°: 24 ч = 15°). А линейная скорость зависит от широты места. Наибольшая она на экваторе - 464 м/с и уменьшается в направлении полюсов. Например, на широте Санкт‑Петербурга (60°) она будет уже 232 м/с.
Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, так как около полугода Солнце не опускается за горизонт и столько же времени не восходит. Представление об изменении продолжительности дня и ночи на разных широтах можно получить, рассмотрев чертеж, на котором изображено положение Земли в день летнего и зимнего солнцестояния. Видно, как проходит светораздельная плоскость в том случае, когда земная ось наклонена северным концом к Солнцу, и наоборот. В том полушарии, которое обращено к Солнцу, день длиннее ночи. На широтах же, которые вообще не пересекаются светораздельной линией, Солнце какое‑то время круглосуточно освещает (или не освещает) Землю; там смены дня и ночи не происходит.
В результате суточного вращения земного шара (кроме приполярных областей) происходит благоприятная для жизни смена умеренного нагревания в течение дня и умеренного охлаждения за ночь.
Одно из следствий вращения Земли вокруг оси - отклонение движущихся тел в северном полушарии вправо, в южном - влево. Оно вызывается действием силы Кориолиса , основанной на законе инерции, по которому каждое тело стремится сохранить направление и скорость своего движения, а вращающаяся Земля тем временем перемещается, это и вызывает отклонение в направлении движущегося тела. Сила Кориолиса оказывает отклоняющее действие на движение воздуха и воды (речных потоков, морских течений).
С наступлением теплого времени года многие предпочитают проводить свободное время на даче в окружении природы и чистого воздуха. Помимо дачных дел в светлое время суток, немаловажным становится освещение загородного участка с наступлением темноты. Некоторые думают, что можно ограничиться обычными лампочками накаливания и примитивными светильниками, установленными только в самых необходимых местах. Но при возникновении желания создать красивое, достойное и тем более качественное освещение придется потратиться. Существует множество вариантов того, как осветить территорию на даче.
Требования
Выполненное своими руками дачное освещение должно быть максимально функциональным, экономить электроэнергию и соответствовать всем требованиям безопасности. Немаловажным является подключение его к автономным источникам электроэнергии. Это связано с тем, что для дачи характерны частые отключения электричества и поэтому нужны альтернативные его источники.
Существуют определенные требования, согласно которым необходимо организовывать освещение на дачном участке. К ним можно отнести следующие:
- Используемая для освещения электропроводка должна быть смонтирована с учетом правил монтажа и не нести опасность окружающим. Обязательно устанавливаются автоматические выключатели и УЗО, с помощью которых можно уберечь линию от возникновения и последствий короткого замыкания, а также обесточить сеть при возникновении перегрузок в автоматическом режиме. Немаловажным будет выполнение заземления загородного дома.
- Прокладка питающего кабеля должна производиться в металлических или пластиковых трубах, а также в гофре. Это необходимо, чтобы избежать механических повреждений проводки. Применяются коммутирующие устройства в виде розеток и выключателей влагозащищенного типа.
- Освещение дачного участка, сделанное своими руками, должно быть обустроено таким образом, чтобы был свободный доступ к ревизии всех его элементов. Используемые светильники должны быть скоммутированы так, чтобы была возможность их местного выключения, а также аварийного.
- Если освещение участка будет выполняться по всему периметру и в местах будущего газона, потребуется его проектировка и монтаж до начала ландшафтных работ. Это связано с тем, что кабель прокладывается в трубах и под землей, а это приводит к нарушению садового декора.
- Для подсветки территории на участке лучше использовать светильники, которые экономят электроэнергию. Лучшим вариантом считается светодиодное освещение или источники света, работающие на солнечных батареях. Такое решение позволяет сэкономить около 70% электрической энергии.
Организация плана уличного освещения
Просто выбрать осветительные приборы для подсветки территории в темное время суток – недостаточно. Перед началом монтажных работ потребуется составить план размещения фонарных опор и столбов по всему периметру участка, а также проложить маршруты прокладывания кабелей в земле.
Прежде всего нужно будет определиться с зонами необходимой подсветки, местами подключения и соединения электрических линий каждого осветительного прибора. Выполнить это можно с помощью влагозащищенных розеток, спрятанных от прямого воздействия влаги, или же коммутационных коробок, зарытых в землю или расположенных на фонарных опорах. Разметка расположения выключателей организовывается на усмотрение хозяина участка, опираясь на удобство их использования.
Для удобного нанесения схемы, с помощью которой будет обустраиваться освещение территории, можно воспользоваться ксерокопией плана вашего участка. При ее отсутствии потребуется начертить план в масштабе 1:100, на котором будут указаны все имеющиеся постройки. Схема освещения создается с учетом будущего ландшафтного дизайна. Следует учитывать места, на которых будут размещаться зоны отдыха, такие как беседки, террасы, водоемы, а также учесть наличие дачных дорожек.
В схеме указываются места расположения будущих светильников. Обычно каждую точку на карте обозначают литерой Л. Кроме источников света указывается месторасположение выключателей – В; розеток – Р; при надобности можно указать на карте датчики движения, звонок, камеры наблюдения и т. д.
При проектировании особое внимание следует уделить освещению входа в дом, самым опасным местам на участке, воротам. Кроме этого необходимо учитывать высоту монтажа светильников, так как в зимнее время их может засыпать снегом. Выполнение подсветки на заборах не рекомендуется. Это связано с ослепляющим эффектом светильников.
В любом случае решение, как сделать освещение для дачи, зависит от личных предпочтений хозяина участка, его фантазии и денежных средств, которые он готов в это вложить. Если у вас не получается правильно организовать подсветку территории, лучше обратиться к специалистам, которые это выполнят быстро и качественно.
Основные варианты освещения дачи
Стоит учитывать, что освещение дачного участка может нести различные функции, а поэтому, в зависимости от того или иного варианта, необходимо подбирать все светильники по типу их назначения. Можно выделить несколько видов освещения загородного участка:
- Общее. Основной функцией данной подсветки является организация видимых зон на территории участка для безопасного передвижения в темное время суток, а также осуществления различных работ и проведения свободного времени. Светильники, предназначенные для этих целей, должны монтироваться около входа в дом, вдоль садовых дорожек и возле въезда на территорию.
- Маркировочное. Такой вид освещения обычно используется для подчеркивания каких-либо элементов декора и ландшафта дачного участка. Это могут быть ступеньки, лавочки, границы стояночного места для автомобиля и т. д. Чаще всего для такого освещения применяются фонари на маленьких ножках, «светящиеся камни», подвесные лампы. Лучше использовать светильники, в которых установлены светодиоды. Это позволит сэкономить на электроэнергии и подобрать необходимую расцветку для подсветки.
- Охранное. Главной задачей такого освещения дачного дома и прилегающей территории является защита участка от злоумышленников. Устанавливаются такие светильники так, чтобы освещались все главные зоны: порог дома, гаражные и въездные ворота, стояночное место. Можно использовать фонари общего назначения, но для эффекта неожиданности используют датчики движения, которые создают впечатление присутствия человека в доме. Существует возможность настройки работы системы освещения или отдельных ее элементов в автоматическом режиме. Это возможно благодаря установке реле времени, которое будет включать в заданное время конкретные группы освещения.
- Декоративное. К этому виду подсветки можно отнести светильники, лампы и фонари, которые устанавливаются преимущественно в местах, где необходимо подчеркнуть ландшафтный дизайн, возле водоемов, в зонах, где люди проводят свой досуг. Такие осветительные приборы не направлены на освещение территории, а выполняют лишь роль подсветки и декора. В настоящее время существует множество светильников подобного типа, на любой вкус и цвет.
Типы светильников
Подсветка дачной территории должна нести не только функции декора и охраны, но и иметь экономическую эффективность. Уже многие стали отказываться от ламп накаливания, так как они потребляют большое количество электроэнергии и часто перегорают. На сегодняшний день существует множество вариантов их замены. К ним можно отнести следующие виды ламп:
- галогеновые и люминесцентные – обладают длительным сроком службы и потребляют меньшее количество электроэнергии в сравнении с лампами накаливания;
- светильники со светодиодами и светодиодные ленты – главным их преимуществом является яркое свечение и малое потребление электричества, а срок службы наиболее длительный среди конкурентов. У некоторых видов светильников существует возможность регулировки их яркости;
- оптоволоконные системы – появились в продаже недавно и уже пользуются большим спросом. Их можно использовать практически в каждом варианте освещения.
Все светильники можно классифицировать по определенным критериям, например, по месту их установки и питания.
По установке делятся на следующие категории:
- настенные светильники;
- напольные источники света;
- подвесные фонари;
- прожекторы, которые светят рассеивающим лучом;
- оптоволоконные системы.
По источнику питания светильники можно разбить на следующие виды:
- электрические – основной вид уличного освещения дачного участка;
- светильники, работающие от солнечных батарей – легко устанавливаются, переносятся, не потребляют электрическую энергию, но стоят довольно дорого;
- свечи в декоративных банках – являются частью романтического дизайна и требуют постоянного внимания.
В связи с постоянным воздействием погодных явлений на уличное освещение, необходимо выбирать светильники, которые предназначены для внешнего применения и обладают герметичным корпусом, внутрь которого не попадет влага.
Светильник, работающий от солнечной батареи
Как сделать оригинальную подсветку своими руками?
Стоимость большинства садовых светильников становится для многих препятствием в обустройстве дачи декоративным освещением. Не стоит расстраиваться, ведь можно приложить небольшие усилия, включить фантазию и с помощью подручных средств выполнить интересные дизайнерские решения уличных фонарей. Рассмотрим основные способы создания декоративного освещения своими руками.
Достаточно распространенным вариантом является светильник из бутылки, имеющей интересную форму, и вставленной в нее гирлянды. Пустоту в бутылке заполняют экзотическим материалом, можно воспользоваться бусинами или какими-нибудь красивыми шариками. При отсутствии гирлянды используют маленький фонарик, который можно вставить в горлышко.
Очень простым и красивым является вариант светильника из оригинальной стеклянной банки. Для заполнения ее содержимого подойдет любой интересный материал, будь то песок, камни разного цвета или даже галька. Внутри банки устанавливается свеча, а для большего декора ее снаружи можно обвязать веревкой или кружевным материалом.
Есть еще один вариант использования банок. Для получения красивого эффекта необходимо окрасить ее изнутри красками на люминесцентной основе. Можно делать разнообразные узоры. В темное время суток получается оригинальное свечение.
Довольно интересными получаются фонари из жестяных банок. Для их создания понадобятся сами банки, гирлянды или свечи. Для создания оригинального освещения потребуется выполнить на таком светильнике отверстия или узоры с помощью гвоздя, чтобы через них просачивался свет.
Солнце - звезда Солнечной системы, которая является для источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите. Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно. Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе,пронизывая , проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается , так как уменьшается угол падения солнечного луча.
На степень нагрева земной поверхности влияет также и то, что земная ось наклонена к плоскости орбиты, по которой Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, под углом 66,5° и все время направлена северным концом в сторону Полярной звезды.
Представим себе, что Земля, двигаясь вокруг Солнца, имеет земную ось, перпендикулярную плоскости орбиты вращения. Тогда бы поверхность на разных широтах получала бы неизменное в течение года количество тепла, угол падения солнечного луча был все время постоянным, всегда день был бы равен ночи, не происходило бы смены времен года. На экваторе эти условия мало отличались бы от нынешних. Существенное влияние на нагрев земной поверхности, а значит, и на весь наклон земной оси имеет именно в умеренных широтах.
В течение года, то есть за время полного оборота Земли вокруг Солнца, особо примечательны четыре дня: 21 марта, 23 сентября, 22 июня, 22 декабря.
Тропики и полярные круги разделяют поверхность Земли на пояса, которые различаются между собой солнечной освещенностью и количеством тепла, получаемого от Солнца. Выделяют 5 поясов освещенности: северный и южный полярные, которые получают мало света и тепла, пояс с жарким климатом и северный и южный пояса, которые получают света и тепла больше, чем полярные, но меньше, чем тропические.
Итак, в заключение можно сделать общий вывод: неравномерный нагрев и освещение земной поверхности связаны с шарообразностью нашей Земли и с наклоном земной оси до 66,5° к орбите вращения вокруг Солнца.
В ночные часы земная поверхность освещена Луной и некоторыми другими источниками света. В ясные лунные ночи, когда глаз адаптируется, т.е. привыкнет к лунному уровню освещения, можно любоваться красотой ночного пейзажа. Ландшафт, залитый лунным светом; не однажды вдохновлял художников и поэтов. Один из афоризмов Козьмы Пруткова гласит: "Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? - ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц - ночью". Самым сильным источником света ночью является Луна. В полнолуние освещенность, создаваемая "молодой" Луной больше, чем освещенность, создаваемая "старой" Луной, примерно на 1/5 часть. Это можно объяснить тем, что на поверхности Луны, обращенной к Земле, пятна, т.е. области лунных морей и океанов, расположены неравномерно: на "портрете" Луны в ее левой части темных областей больше, чем в правой части. Если ночь безлунная (для наблюдений звездного неба самое удобное время), то наземные предметы все равно освещены, хотя и очень слабо. Эту освещенность Земли создают звезды. До мере того, как глаз привыкает к темноте, человек начинает различать все более слабые звезды и все в большем количестве. Постепенно открывается "... бездна звезд полна". Подавляющее большинство ярких звезд находится в области Млечного Пути. Это самая светлая часть звездного неба. Попытки оценить роль свечения звезд в освещении земной поверхности ночью были впервые предприняты еще 1901 году американским астрономом Ньюкомбом. Он установил, что всей освещенности, создаваемой звездами, хватает только на половину освещенности, наблюдаемой с Земли в безлунную ночь. Роль планет в освещении Земли ничтожна. Какой же еще есть источник света? Его обнаружили в том же 1901 году немецкие ученые, благодаря фотографированию спектра ночного неба. На спектральных пластинах везде обнаруживались зеленые линии, характерные для полярных сияний. Появилось предположение, что непрерывный зеленый свет посылает источник, находящийся в земной атмосфере. Ученые Голландии, Англии в 1909-1915 годах исследовали спектр Млечного Пути в разных широтах, даже там, где полярные сияния наблюдаются крайне редко. Всюду присутствовала зеленая линия, в каждом снимке спектра. Яркость линии была тем больше, чем ближе к горизонту проводилось фотографирование. Оставалось сделать вывод, что весь небосвод каждую ночь излучает непрерывный свет, подобный свету полярных сияний.
Таким образом было открыто ночное свечение атмосферы. Выходит, что атмосфера Земли, ее "воздушная шуба", не только "согревает" Землю, поглощая теплоту, излучаемую Землей в космическое пространство, не только защищает Землю от губительных ультрафиолетовых лучей и от "небесных камней" - метеоритов, но и еще освещает Землю ночью. То есть в отсутствие Луны атмосфера Земли является ее главным "светильником".
В атмосфере светятся не все ее слои, а верхние, разреженные на высотах от 100 до 300 км. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходит расщепление, или, как говорят, диссоциация молекул газов на составляющие их атомы. Атомы при столкновениях друг с другом снова соединяются с молекулами, при этом выделяется энергия - энергия излучения.
Солнце — это главный источник тепла и единственная звезда нашей Солнечной системы, которая, подобно магниту, притягивает все планеты, спутники, астероиды, кометы и прочих "обитателей" космоса.
Расстояние от Солнца до Земли более 149 миллионов километров. Именно эту удаленность нашей планеты от Солнца принято называть астрономической единицей.
Несмотря на значительное удаление, эта звезда оказывает огромное влияние на нашу планету. В зависимости от положения Солнца на Земле день сменяет ночь, лето приходит на смену зиме, возникают магнитные бури и образуются удивительнейшие полярные сияния. А самое главное — без участия Солнца на Земле невозможен был бы процесс фотосинтеза — основного источника кислорода.
Положение Солнца в разные времена года
Наша планета движется вокруг небесного источника света и тепла по замкнутой орбите. Этот путь схематично можно представить себе в виде вытянутого эллипса. Само Солнце располагается не в центре эллипса, а несколько в стороне.
Земля то приближается, то удаляется от Солнца, завершая полный оборот по орбите за 365 дней. Ближе всего к светилу наша планета находится в январе. В это время расстояние сокращается до 147 млн.км. Точка земной орбиты, ближе всего расположенная к Солнцу, называется "перигелий".
Чем ближе располагается Земля к Солнцу, тем больше освещается Южный полюс, а в странах южного полушария начинается лето.
Ближе к июлю наша планета максимально удаляется от главной звезды Солнечной системы. В этот период удаленность больше 152 млн.км. Самая далекая от Солнца точка земной орбиты получила название "афелий". Чем дальше земной шар находится от Солнца, тем больше света и тепла получают страны северного полушария. Тогда здесь наступает лето, а, например, в Австралии и Юной Америке господствует зима.
Как Солнце освещает Землю в разное время года
Освещение Земли Солнцем в разное время года напрямую зависит от удаленности нашей планеты в данный промежуток времени и от того, каким "боком" повернута Земля в этот момент к Солнцу.
Важнейший фактор, влияющий на смену времен года — земная ось. Наша планета, вращаясь вокруг Солнца, успевает в то же время поворачиваться вокруг собственной воображаемой оси. Эта ось расположена под углом в 23,5 градуса к небесному светилу и всегда оказывается направленной на Полярную звезду. Полный оборот вокруг земной оси занимает 24 часа. Осевое вращение обеспечивает также смену дня и ночи.
Кстати, если бы этого отклонения не было, то времена года не сменяли бы друг друга, а оставались постоянными. То есть, где-то царило бы постоянное лето, в других районах была постоянная весна, третья часть земли вечно бы поливалась осенними дождями.
Под прямыми лучами Солнца в дни равноденствия оказывается земной экватор, в то время, как в дни солнцестояния солнце в зените будет на широтах 23,5 град., плавно приближаясь в остальное время года к нулевой широте, т.е. к экватору. Солнечные лучи, падающие отвесно, приносят больше света и тепла, они не рассеиваются в атмосфере. Поэтому жители стран, расположенных на экваторе, никогда не знают холода.
Полюса земного шара попеременно оказываются в лучах Солнца. Поэтому на полюсах полгода длится день, а полгода — ночь. Когда освещенным оказывается Северный полюс, то в северном полушарии наступает весна, сменяющая летом.
В следующие полгода картина меняется. К Солнцу оказывается обращенным Южный полюс. Теперь в южном полушарии начинается лето, а в странах северного полушария воцаряется зима.
Дважды в год наша планета оказывается в таком положении, когда солнечные лучи одинаково освещают ее поверхность от Крайнего севера до Южного полюса. Эти дни называются днями равноденствия. Весеннее отмечают 21 марта, осеннее —23 сентября.
Еще два дня в году получили названия солнцестояния. В это время Солнце оказывается или максимально высоко над горизонтом, или максимально низко.
В северном полушарии 21 или 22 декабря наступает ночь, длящаяся дольше всех в году — это день зимнего солнцестояния. А 20 или 21 июня, наоборот, день является самым длинным, а ночь самой короткой — это день летнего солнцестояния. В южном полушарии все происходит наоборот. Там в декабре длинные дни, а в июне — длинные ночи.
