Как сделать искусственное солнце
Искусственное солнце для ваших растений
Почти в каждой оранжерее обязательно растут экзотические растения из тропических стран, где и солнца больше, и день длиннее. Без искусственного освещения многие растения просто не выживут. Или выживут, но разве ж это жизнь: не зацвести, не разрастись как следует.
При освещении, максимально приближенному к естественному, растения счастливы. И об этом хорошо бы подумать на стадии проектирования зимнего сада.
Естественное освещение
— Ориентация на юг позволяет максимально полно использовать свет Солнца.
— Благодаря арочной конструкция с рассчитанным наклоном солнечный свет всегда падает перпендикулярно большей части поверхность панели.
— Прозрачное покрытие занимает половину потолка, а это обеспечивает освещенность, которую не даст даже сплошное остекление стен.
— Белые стены и светлый пол отражают свет и повышают общий уровень освещенности.
— Благодаря неидеальной прозрачности сотового поликарбоната свет в помещении рассеянный.
Освещать или досвечивать?
Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от лампы до поверхности. То есть, если вы передвинули лампу, которая висела в 25 сантиметрах над растениями, и теперь она висит на высоте полметра, то освещенность уменьшиться в четыре раза. Еще освещенность зависит от величины угла, под которым расположена лампа. Это как солнце – в зените летом оно освещает землю в несколько раз больше, чем в зимний день, повиснув низко над горизонтом. Все это надо учитывать.
Планируя освещение своей оранжереи, подумайте, какого количества света не хватает вашим растениям, собираетесь ли вы их досвечивать или полностью освещать. Если нужно только досвечивать, то можно обойтись дешевыми люминесцентными светильниками, почти не заботясь об их спектре. Но лучше выбирать более длинные лампы – они мощнее, и светоотдача у них лучше.
А если естественного освещения нет, то подумать о спектре все-таки придется.
Синий и красный
Как мы помним из школьных уроков биологии, свет в растении поглощается различными пигментами, в основном, хлорофиллом, и происходит это в синем и красном участках спектра. И если правильно подбирать спектр, чередовать длительность светлого и темного периодов в оранжерее, то можно ускорять или замедлять развитие растения, сокращать вегетационный период и т.д. Поэтому, например, в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра. Пигменты с пиком поглощения в синем участке отвечают за рост растения и развитие листьев. Растения, выросшие под обычной лампой накаливания, обычно чрезмерно высокие: им не хватает синего цвета, и они тянутся вверх, чтобы получить хоть немного.
Лампы накаливания – самый дешевый, но самый плохой источника света для растений не только из-за отсутствия синего цвета в спектре. Большая часть электроэнергии в них превращается в тепло, поэтому такие лампы размещают как можно дальше от цветов, а это еще снижает их эффективность. Их используют разве что для нагревания воздуха и в комбинации с люминесцентными лампами холодного света, в спектре которых мало красного.
Получается, что светильники в оранжерее должны содержать как красные, так и синие цвета спектра, и сейчас это предлагают многие производители люминесцентных ламп. Фитолампы больше подходят для растений, чем обычные люминесцентные, которые используются в комнатах.
Для больших зимних садов подойдут газоразрядные лампы. Они считаются самыми яркими. Одна такая компактная лампа способна освещать большую площадь оранжереи.
Но все специализированные лампы намного дороже обычных, и, как считают наши форумчане, можно просто установить мощную лампу с высоким коэффициентом цветопередачи (маркировка лампы начинается на 9). В ее спектре будут все необходимые составляющие. Бонус: она даст намного больше света, чем специальная лампа.
Световой день
Есть ли предельное количество света для растений? На forumhouse.ru и этот вопрос, конечно, обсуждался.
Десс:
Обычно в оранжереях светильники устанавливают над растениями примерно в полуметре от верхнего листа. Для светолюбивых растений высота сокращается до 15 сантиметров. Опытные цветоводы делают так: размещали лампы повыше, а потом постепенно приближали к ним растения, устанавливая их на различные подставки. Чем выше становится растение, тем меньше подставка, потом ее можно убрать совсем.
Светильник должен размещаться по всей длине стеллажа с растениями. Если лампы небольшой мощности, то их монтируют по несколько штук и снабжают отражателями. Общая мощность ламп на квадратный метр площади с растениями должна составлять 100-150 Вт.
В зимнем саду форумчанина Димы Данилова три вида освещения: свет из окон, искусственная подсветка из люминесцентных ламп под потолком и свисающих фитоламп. В солнечные дни фитолампы не включаются. В прошлом году была очень «серая» зима, поэтому использовались оба дополнительных источников подсветки.
1) КПД у них самый высокий, не зря же их применяют для освещения стадионов и зданий. Соответственно, и экономичные они.
2) Спектр, идеально подходящий для растений. Продвинутые аквариумисты и те, кто выращивают аквариумные растения на продажу, используют именно их.
3) Невысокая цена, при этом одна лампа освещает 3-4 квадратных метра.
Главное, не путать металлогаллогенные прожектора с обычными галогенными (такие не подходят).
Таинственно и красиво
В темное время суток зимний сад будет выглядеть таинственно и прекрасно, если расставить лампы в его отдельных уголках, желательно под растениями. Разноцветные лампы позволят добиться волшебного, космического эффекта. Декоративные элементы оранжереи хорошо освещать светильниками с отражателями, которые создают направленный поток света.
Идеальные источники света для подсветки растений созданы на основе полупроводниковых светодиодов, которые излучают по всему видимому диапазону: от ближнего инфракрасного до ультрафиолетового. Кроме того, срок их службы практически неограничен. Именно такое освещение применяется в космических гидропонных оранжереях. Но они очень дороги, поэтому не особенно распространены.
Нерегулярное дополнительное освещение не будет иметь никакого смысла. Включая светильники от случая к случаю, вы только собьете биоритмы растений. Для полноценного развития растениям, особенно тропическим, нужен длинный световой день, часов на 12-14. Тогда они будут цвести и хорошо себя чувствовать. В идеале подсветку надо включать за несколько часов до рассвета и выключать через несколько часов после того, как солнце закатится за горизонт. Чтобы не подгонять свой режим под капризные растения, можно пользоваться двухрежимным таймером-реле.
О самом бюджетном варианте оранжереи читайте здесь. А это видео рассказывает о большом доме с оранжереей – возможно, вы почерпнете из него несколько хороших идей.
Фотоблог 365
24 января 2017 г.
Как создать идеальное искусственное солнце для фотографии
Рекламный фотограф Феликс Баржу рассказал как он создает эффект искусственного солнечного света с помощью простых приемов.
Некоторым снимкам нужно солнце. К сожалению, не везде есть солнце в оптимальном положении. А если вы находитесь в помещении (например в студии), у вас вообще не может быть солнца. Именно поэтому есть потребность в создании искусственного солнца.
Создать поддельный солнечный свет легко, при условии, что вы знаете его параметры. И, на самом деле, есть только две важных характеристики: мало и оранжевый. Конечно, в действительности солнце не такое уж маленькое, оно огромное, но из-за того, что оно находится так далеко, то занимает очень мало площади в нашем поле зрения. И оно не оранжевое. Оно белое, но когда свет попадает на землю, проходя через атмосферу, он становится оранжевым. Таким образом, несмотря на то, что солнце не является оранжевым или маленьким, оно оранжевое и маленькое для нас. И это тот свет, который мы должны воспроизвести.
Настройки, которые я использую для этих целей довольно стандартны. Я использую гель с цветом Full CTO (оранжевый), который крепится на небольшом рефлекторе. Небольшой рефлектор работает как достаточно малый и направленный источник света. Цветной гель дает оранжеватый свет, который похож на тот, который бывает от заходящего солнца.
Для первой фотографии (см. выше) я хотел создать эффект поездки в сторону заката. Автомобиль не двигается. На самом деле, снимать машину в движении очень трудно, хотя и не невозможно. Для таких кадров использование поддельного солнечного света может быть удачным решением. Должно быть выбрано правильное расстояние между объектом съемки и вспышкой, иначе свет будет слишком сильно затухать и использование такого решения будет бессмысленным.
Для двух следующих снимков я хотел создать атмосферу отеля на закате, поэтому я поместил моноблоки за окном чтобы вспышка освещала шторы (тот же самый гель Full CTO и стандартный рефлектор). Шторы рассеивают свет примерно как софтбокс.
Этот кадр сделан немного иначе. По двум причинам. Во-первых, как вы можете видеть на схеме, «солнце» находится в кадре и создает блик. Это художественный прием, и он используется для воспроизведения атмосферы, которую я хотел создать. Вторая причина заключается в использовании еще одного источника (без цветного геля) справа от камеры, свет от которого отражается от рефлектора, чтобы немного заполнить тени. Мощность этого источника выставляется на более низкий уровень, чтобы он полностью не забивал оранжевый цвет.
Последний пример. Я хотел почувствовать как солнце прикасается к горизонту, поэтому нужно было использовать более сильный оранжевый цвет. Вместо геля Full CTO был использован просто Orange.
Во всех снимках с поддельным солнечным светом используются цветные гели. Как их установить? Я использую кусок одежной липучки на приборе и по бокам листа геля.
Выглядит как-то так. Обратите внимание не разницу в цвете между Full CTO и Orange.
Для стандартных вспышек бывают наборы из нескольких цветных фильтров, например в комплекте Selens есть 20 цветных фильтров на все случаи:
Об авторе
Феликс Баржу занимается коммерческой фотографией во Франции. Познакомиться с его работами можно на его странице в Facebook, аккаунте Instagram, Youtube и Twitter.
Искусственное Солнце: плюсы и минусы проектов
Наступила осень, и скоро нас всех ждут короткие дни и длинные темные ночи. А в некоторых регионах планеты бывают и полярные ночи, когда Солнце утром вовсе не появляется из-за горизонта или восходит лишь на короткое время, иногда менее получаса. К сожалению, уличные фонари никогда не заменят солнечного света. Но можно ли найти другое решение? Могут ли современные технологии обеспечить нам искусственное Солнце?
Звучит, конечно, грандиозно, но на самом деле кое-что мы уже способны сделать. Речь идет о космических зеркалах, которые могли бы отражать солнечный свет и освещать определенные регионы Земли в темное время суток. Подобные космические «солнечные зайчики» пригодятся не только для освещения городов, автострад и других повседневных нужд, но и, например, для экстренного освещения зоны стихийных бедствий или боевых действий.
Светлое «знамя» над миром
Первые опыты в области разработки «космического прожектора» осуществила Россия. Это закономерно, учитывая огромные пространства и большое количество северных городов. Проект «Знамя» был многообещающим и начался вполне успешно.
Космический корабль «Прогресс» стал первым управляемым космическим зеркалом, которое осветило Землю
Российские ученые планировали вывести на орбиту 20-метровое зеркало, которое должно было осветить Землю ночью. Поскольку монолитное металлическое зеркало такого диаметра на орбиту вывести невозможно, было решено использовать зеркало из тонкой светоотражающей пленки. Разворачивание столь большого полотнища из тончайшего непрочного материала само по себе является сложнейшей инженерной задачей. В итоге была выбрана довольно «мудреная» конструкция: на борту грузового космического корабля «Прогресс М-15» устанавливалось восемь катушек с полосами светоотражающей полиэтилентерефталатной пленки толщиной всего 5 мкм. Данная пленка сегодня широко используется практически повсеместно: от упаковки продуктов до создания металлизированных солнечных парусов.
На орбите космический корабль должен был начать вращаться, а катушки постепенно разматывать пленку. Под действием центробежной силы зеркало разворачивалось, а специальное гибкое кольцо обеспечивало круглую форму зеркала.
Проект «Знамя» доказал эффективность космического зеркала в деле освещения больших участков земной поверхности
4 февраля 1993 года эксперимент «Знамя-2» был успешно осуществлен. Двадцатиметровое зеркало из тончайшей алюминизированной пленки развернулось в штатном режиме и осветило Землю. Поскольку «Прогресс М-15» мчался по орбите с огромной скоростью, «солнечный зайчик» диаметром около 5 км проносился по поверхности Земли так же быстро – со скоростью 8 км/с. Поэтому «волшебного восхода» посреди ночи жители Европы не наблюдали – лишь яркую вспышку в небе. Пятно света от «Знамени-2» пробежало от Франции до Беларуси, где его застал восход Солнца. Несмотря на то, что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели вспышку света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна «Знамени-2», она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на квадратный метр). Для сравнения, яркость 60-Вт лампочки накаливания составляет 700-800 люмен. На первый взгляд, космическое зеркало светило совсем тускло, но следует помнить, что оно имело не такую уж и большую площадь отражающей поверхности, да, к тому же, освещало не комнату в 10 кв. м, а круг диаметром 5000 м. В целом ученые сравнили свет от «Знамени-2» со светом полной Луны, что для 20-м зеркала очень неплохо.
Эксперимент «Знамя-2» привлек внимание мировой общественности и доказал возможность освещения Земли с помощью космического зеркала. Поэтому российские ученые подготовили следующий эксперимент этой серии – «Знамя-2,5». Это был переходный этап перед созданием «полнофункционального» 200-м зеркала, которое могло бы освещать на порядок большие регионы.
В «Знамени-2,5» использовались те же технологии, что и в первом эксперименте, только зеркало было на 5 м больше – диаметром 25 м. Оно должно было дать световое пятно размером около 8 км. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля «Прогресс М40», начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.
Третий проект, «Знамя-3» так и не состоялся.
Будущее космических зеркал
В июне 2012 года в Италии прошла 25-я международная конференция ECOS 2012, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал, освещающих Землю.
Дело в том, что наша планета получает от Солнца 2×1014 КВт энергии, а на расстоянии геостационарной орбиты (35 786 км) – в 45 раз больше. Вынос коллекторов, собирающих энергию Солнца, в космос решает многие проблемы. Прежде всего, это экономит полезное пространство, поскольку огромные поля солнечных панелей на Земле будут занимать слишком много места, потребуют мощных опорных конструкций, силовых приводов для слежения за Солнцем и т.д. Но, к сожалению, КПД современных солнечных панелей очень низок, и они за свой срок службы в космосе попросту не окупятся. Другое дело зеркало: относительно дешевая и простая конструкция без сложной электроники может направлять дополнительный солнечный свет на небольшие наземные коллекторы, а также освещать города и сельскохозяйственные угодья.
По этой формуле каждый может рассчитать диаметр зеркала и высоту орбиты, необходимые для освещения его родного населенного пункта
Ключевым вопросом остается лишь вывод большой массы грузов на орбиту. Стоимость вывода тонкопленочного зеркала сегодня составляет несколько тысяч долларов за килограмм. Если брать далеко не самое современное зеркало проекта «Знамя» с плотностью 22 г/см 2, то получается весьма «грустная» сумма, которая большинству стран не по карману. Но современные технологии позволяют создать зеркала с вдвое меньшей массой. К тому же, в настоящее время разрабатываются проекты тяжелых ракет-носителей, вроде американской SLS, способной выводить на низкую околоземную орбиту 140 тонн груза.
По расчетам специалистов НАСА, вывод зеркала диаметром 1 км стоит 80,3 млн долл. или 102,3 долл. за 1 кв.м*. Для реализации масштабных проектов требуется радикальное снижение стоимости вывода грузов на орбиту: приблизительно до 200 долл. за килограмм груза.
Современные технологии позволяют разворачивать в космосе намного более легкие и крупные зеркала, чем 20-м «Знамя»
Правда, создание такого зеркала является делом очень неблизкого будущего, поскольку при современных ракетных технологиях вывести на орбиту такой комплекс можно будет минимум за несколько сотен лет, да и то усилиями всей планеты. Также довольно трудно спрогнозировать, насколько радикально изменит климат и функционирование биосистем такое зеркало, создающее «вечный летний день». А ведь цикл дня и ночи очень важен для всего живого, к тому же дополнительная тепловая энергия создаст совершенно новый климатический фактор.
Человечеству уже по силам собрать в космосе зеркало, которое будет светить в десятки раз ярче, чем полная Луна. Выгода налицо: для освещения используется «бесплатная» энергия Солнца; осветить можно сразу крупный регион или город; в несколько раз повысить отдачу энергии наземных солнечных электростанций; космическая система освещения не боится никаких земных катаклизмов вроде землетрясений и ураганов. Также подобное зеркало могло бы продлить вегетационный период полезных растений.
Сложности реализации крупных проектов космических зеркал по-прежнему заключаются лишь в несовершенстве технологий вывода грузов в космос. На геостационарной орбите (оптимальной для зеркала) нужно сооружать космическое зеркало огромной площади. В свою очередь, на более низких круговых орбитах для непрерывного освещения участка Земли придется использовать множество отдельных зеркал, что также отнюдь не удешевляет проект и к тому же упирается в проблему космического мусора. Но, так или иначе, у человечества есть интересная возможность повысить комфортность своего обитания не в рамках отдельно взятого помещения, а крупного города или целого региона. В ближайшем будущем, возможно, появятся новые технологии доставки грузов в космос, будут созданы технологии изготовления космических зеркал с помощью, например, наночастиц на основе метаматериалов. И тогда, наконец, человечество сможет реализовать давнюю мечту и создать свое искусственное Солнце в ночном небе.