太阳常数(2023最新太阳常数百科介绍)

由网友(シ主宰丗屆︶ㄣ)分享简介:太阴常数是指正在日地平均间隔(D=一.四九六x一零^八km)上,大气顶界垂直于太阴光线的单元面积每一秒钟接管的太阴辐射。[一]太阴常数要正在地球大气层以外,垂直于进射光的立体上丈量。以人造卫星测患上的数值是每一平方米约莫一三六七瓦特[一三五三(±二一) W/m二(一九七六年, NASA)],地球的截面积是一二七,四零零,零零零平...

太阳常数是指在日地平均距离(D=1.496x10^8km)上,大气顶界垂直于太阳光线的单位面积每秒钟接受的太阳辐射。[1]

中国科普博览 大气科学馆

太阳常数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1367瓦特[1353(±21) W/m2(1976年, NASA)],地球的截面积是127,400,000平方公里,因此整个地球接收到的功率是1.740×10^17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。

雨云7号卫星空腔辐射仪观测的结果:

(1)太阳常数是变化的;

(2) 大部分太阳常数逐日变化的谷值与太阳黑子的峰值相对应。

中文名

太阳常数

类别

常数

面积

127,400,000 平方公里

外文名

solar constant

功率

3.826×10^26瓦特

定义

在日地平均距离条件下,地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受的太阳辐射通量密度,称为太阳常数。以S.表示,单位为W/m2。

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。

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。

这里需要注意的是,所谓的太阳常数并非是一个从理论推导出来的、有严格物理内涵的常数,它本身受太阳自身活动的制约,具有不同时间尺度的变化。这给一些研究者用各自设计的仪器在不同情况下的测定结果进行比较带来困难。

原理

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1.5×108km),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。通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1367±7W/m2。一年的时间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%。

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。

研究意义

太阳发出的辐射对于地球上所有的生命来说都是至关重要的。地球上的天气、气候则完全受其入射量及其与地球大气、海洋和陆地相互作用的制约。地球接受的太阳能哪怕只有千分之一的变化,但只要是持续不断的,就会对天气、气候产生重要的影响、也正因为如此,在气象学中,太阳常数测定工作一直受到普遍的关注。在气象学领域内。

另一方面,从太阳光谱的变化能了解太阳大气中发生的变化,了解太阳常数的短期变化有助于推知太阳本身内部的机制,所以太阳常数的测定也是太阳物理学界极为关心的课题。

太阳常数的测定

受辐射测量准确度的制约。比较国际单位制中几个基本单位的测量误差,时间的测量误差是最小的,已经达到这样的量级。其次是长度,质量等,而以光谱辐射度的测量误差最大,经过科技工作者多年不懈的努力,目前世界最高水准也仅为。而太阳辐射测量由于其辐射度更高,且测量环境更难于控制,其准确度还要低一个量级。

测定历史

1837-1838年,法国物理学家Claude Pouillet(1790-1868)和英国天文学家John Herschel(1792-1871)第一次试图直接测定太阳常数。两人各自独立设计了不同的测定装置,但原理一样。就是利用已知质量的水在太阳光下放置一定时间,用温度计测量升温过程,因水的比热已知,则可以计算得出光照强度。由于都没有考虑地球大气对光的吸收,他们推定的值是“现在所用值1367(±4) W/m[2]

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