太陽常數(shù)

名詞釋義

　　太陽常數(shù)是進(jìn)入地球大氣的太陽輻射在單位面積內(nèi)的總量，要在地球大氣層之外，垂直于入射光的平面上測量。以人造衛(wèi)星測得的數(shù)值是每平方米大約1366瓦特，地球的截面積是127,400,000 平方公里，因此整個(gè)地球接收到的能量是1.740×1017瓦特。由于太陽表面常有有黑子等太陽活動(dòng)的緣故，太陽常數(shù)并不是固定不變的，一年當(dāng)中的變化幅度在1%左右。

　　太陽常數(shù)包括所有形式的太陽輻射，不是只有可見光的范圍(更詳細(xì)的內(nèi)容可以參考電磁頻譜)，它可以聯(lián)系到太陽的視星等是-26.8等。太陽常數(shù)和太陽的視星等是描述太陽亮度的兩種方法，但是視星等只有測量太陽在可見光部分的能量輸出。

　　從太陽看地球的角直徑只有1/11,000弧，所以從太陽看地球的立體角只有1/140,000,000 球面度。因此，太陽輻射出的能量是地球獲得的20億倍，也就是大約 3.826×1026瓦特。

　　太陽常數(shù)是一個(gè)相對穩(wěn)定的常數(shù)，依據(jù)太陽黑子的活動(dòng)變化，他所影響到的是氣候的長期變化，而不是短期的天氣變化。

基本原理

　　晝夜是由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，而季節(jié)是由于地球的自轉(zhuǎn)軸與地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道的轉(zhuǎn)軸呈23°27′的夾角而產(chǎn)生的。地球每天繞著通過它本身南極和北極的“地軸” 自西向東自轉(zhuǎn)一周。每轉(zhuǎn)一周為一晝夜，所以地球每小時(shí)自轉(zhuǎn)15°。地球除自轉(zhuǎn)外還循偏心率很小的橢圓軌道每年繞太陽運(yùn)行一周。地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面的法線始終成23．5°。地球公轉(zhuǎn)時(shí)自轉(zhuǎn)軸的方向不變，總是指向地球的北極。因此地球處于運(yùn)行軌道的不同位置時(shí)，太陽光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季變化。每天中午時(shí)分，太陽的高度總是最高。在熱帶低緯度地區(qū)（即在赤道南北緯度23°27′之間的地區(qū)），一年中太陽有兩次垂直入射，在較高緯度地區(qū)，太陽總是靠近赤道方向。在北極和南極地區(qū)（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太陽低于地平線的時(shí)間長，而夏季則高于地平線的時(shí)間長。

　　由于地球以橢圓形軌道繞太陽運(yùn)行，因此太陽與地球之間的距離不是一個(gè)常數(shù)，而且一年里每天的日地距離也不一樣。眾所周知，某一點(diǎn)的輻射強(qiáng)度與距輻射源的距離的平方成反比，這意味著地球大氣上方的太陽輻射強(qiáng)度會(huì)隨日地間距離不同而異。然而，由于日地間距離太大（平均距離為1.5 x 108km），所以地球大氣層外的太陽輻射強(qiáng)度幾乎是一個(gè)常數(shù)。因此人們就采用所謂 “太陽常數(shù)”來描述地球大氣層上方的太陽輻射強(qiáng)度。它是指平均日地距離時(shí)，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能。近年來通過各種先進(jìn)手段測得的太陽常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為1353w／m2。一年中由于日地距離的變化所引起太陽輻射強(qiáng)度的變化不超過上3.4％。