光氣候

目前各國都採用長期觀測的辦法，取得資料，綜合分析，並整理出代表當地光氣候的數據。在研究的基礎上找出某些規律，為採光設計提供依據。

天然光組成 太陽是天然光的基本光源。太陽光經過大氣層時形成直射陽光和天空擴散光。這兩種光的組成和所佔比例依不同天氣狀態、不同時間而異。早晚以擴散光為主，陰天全部為擴散光，晴天中午以直射陽光為主。

①直射陽光。透過大氣層直達地面的那一部分太陽光。它具有強烈的方向性，在物體的背陽面形成陰影。直射陽光在地面上形成的照度主要受太陽高度角和大氣透明度的影響。由於太陽高度隨時間而變化，大氣透明度隨天氣變化，所以直射陽光照度變化甚大，如陰天時直射陽光照度為零，夏季晴天中午照度可高達105勒克斯以上。

②天空擴散光。太陽光遇到大氣中的空氣分子、水氣、粉塵等產生散射而形成的使天空具有一定亮度的光。天空擴散光沒有方向性，不形成陰影，在地面上形成的照度受太陽高度角的影響較小，而受天空中的雲量、雲狀和大氣中雜質含量的影響較大。夏季晴天中午，天空擴散光照度可達勒克斯左右。

天空亮度及其分佈 室內採光不僅受天空亮度及其分佈狀況的影響，而且受室外各種反射光的影響。這些影響因素變化很大，因此採光計算按兩種極端條件考慮：

①全雲天（陰天）。天空全部被雲遮擋，直射陽光照度為零。1955年國際照明委員會推薦的全雲天天空亮度分佈公式如下：

式中為離地面θ角處的天空亮度；為天頂亮度;θ為計算天空亮度處的高度角。此公式表明陰天的天空亮度分佈僅與高度角有關（圖1）,天頂最亮，地平線最暗。此時不同朝向房間的採光狀況相差不大，但這種亮度分佈與地面反射條件關係較大，當大地積雪時，天空亮度趨於均勻分佈。

②無雲天（晴天）。天空無雲或少雲，太陽未受遮擋。此時太陽附近區域亮度最大，離太陽愈遠，亮度愈小。國際照明委員會1973年推薦的晴天天空亮度分佈公式如下：

式中為天空p點的亮度; 為天頂亮度; ε為天頂與p點間的角度；為太陽的天頂角；為太陽與天空p點間的角度(以弧度計)，見圖2。

上述這兩種極端天空情況並不一定能代表各地典型光氣候，利用上列公式進行計算，會有較大誤差。近年來，有人提出利用代表各地典型天空狀況的平均天空亮度分佈作為採光設計基礎，但也有人提出異議。