太阳常数

名词释义

　　太阳常数是进入地球大气的太阳辐射在单位面积内的总量，要在地球大气层之外，垂直于入射光的平面上测量。以人造卫星测得的数值是每平方米大约1366瓦特，地球的截面积是127,400,000 平方公里，因此整个地球接收到的能量是1.740×1017瓦特。由于太阳表面常有有黑子等太阳活动的缘故，太阳常数并不是固定不变的，一年当中的变化幅度在1%左右。

　　太阳常数包括所有形式的太阳辐射，不是只有可见光的范围(更详细的内容可以参考电磁频谱)，它可以联系到太阳的视星等是-26.8等。太阳常数和太阳的视星等是描述太阳亮度的两种方法，但是视星等只有测量太阳在可见光部分的能量输出。

　　从太阳看地球的角直径只有1/11,000弧，所以从太阳看地球的立体角只有1/140,000,000 球面度。因此，太阳辐射出的能量是地球获得的20亿倍，也就是大约 3.826×1026瓦特。

　　太阳常数是一个相对稳定的常数，依据太阳黑子的活动变化，他所影响到的是气候的长期变化，而不是短期的天气变化。

基本原理

　　昼夜是由于地球自转而产生的，而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。每转一周为一昼夜，所以地球每小时自转15°。地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23．5°。地球公转时自转轴的方向不变，总是指向地球的北极。因此地球处于运行轨道的不同位置时，太阳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变化。每天中午时分，太阳的高度总是最高。在热带低纬度地区（即在赤道南北纬度23°27′之间的地区），一年中太阳有两次垂直入射，在较高纬度地区，太阳总是靠近赤道方向。在北极和南极地区（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太阳低于地平线的时间长，而夏季则高于地平线的时间长。

　　由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。众所周知，某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5 x 108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓 “太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。