太陽(yáng)常數(shù)

名詞釋義

　　太陽(yáng)常數(shù)是進(jìn)入地球大氣的太陽(yáng)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(cè)量。以人造衛(wèi)星測(cè)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(yáng)表面常有有黑子等太陽(yáng)活動(dòng)的緣故，太陽(yáng)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(yáng)常數(shù)包括所有形式的太陽(yáng)輻射，不是只有可見(jiàn)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(yáng)的視星等是-26.8等。太陽(yáng)常數(shù)和太陽(yáng)的視星等是描述太陽(yáng)亮度的兩種方法，但是視星等只有測(cè)量太陽(yáng)在可見(jiàn)光部分的能量輸出。

　　從太陽(yáng)看地球的角直徑只有1/11,000弧，所以從太陽(yáng)看地球的立體角只有1/140,000,000 球面度。因此，太陽(yáng)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(yáng)常數(shù)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的常數(shù)，依據(jù)太陽(yáng)黑子的活動(dòng)變化，他所影響到的是氣候的長(zhǎng)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(yáng)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(guò)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)有兩次垂直入射，在較高緯度地區(qū)，太陽(yáng)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(yáng)低于地平線的時(shí)間長(zhǎng)，而夏季則高于地平線的時(shí)間長(zhǎng)。

　　由于地球以橢圓形軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，因此太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)常數(shù)”來(lái)描述地球大氣層上方的太陽(yáng)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(yáng)輻射的單位表面積上所接受的太陽(yáng)輻射能。近年來(lái)通過(guò)各種先進(jìn)手段測(cè)得的太陽(yáng)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(yáng)輻射強(qiáng)度的變化不超過(guò)上3.4％。