太陽常數

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在大氣層頂的太陽光譜。
File:Solar.Constant.Variations.1978-2003.jpg
1978年到2003年期间太阳常数的变化

太陽常數是進入地球大氣的太陽輻射在單位面積內的總量,要在地球大氣層之外,垂直於入射光的平面上測量。以人造衛星測得的數值是每平方公尺大約1366瓦特[1],地球的截面積是127,400,000 平方公里,因此整個地球接收到的能量是1.740×1017瓦特。由於太陽表面常有有黑子等太陽活動的緣故,太陽常數並不是固定不變的,一年当中的变化幅度在1%左右。

太陽常數包括所有形式的太陽輻射,不是只有可見光的範圍(更詳細的內容可以參考電磁頻譜),它可以聯繫到太陽的視星等是-26.8等。太陽常數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,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.

太陽常數是一個相對穩定的常數,依據太陽黑子的活動變化,他所影響到的是氣候的長期變化,而不是短期的天氣變化。

歷史[编辑]

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/m2的一半左右。

1875年,法国物理学家Jules Violle(Jules Louis Gabriel Violle)在位于法国和瑞士交界的阿尔卑斯山Mont Blanc第一个开展高海拔区测定太阳常数。

1884年,塞繆爾·彭爾龐特·蘭利在加利福尼亞州的惠特尼山首度嘗試測量太陽常數,並經由在不同的日子與時刻進行測量,以試圖消除地球大氣層吸收的影響。但是他得到的數值並不正確,為2903w/m2,或許是由數學上的錯誤造成的。

1902年和1957年,由查理斯·艾博特和其他人測量的數值分別是1322w/m2和1465w/m2。

根据1978-1998年6颗卫星上的观测平台近20年连续不断的观测结果,得出的太阳常数值为1366.1 W/m2,标准差为425ppm, 0.37%的波动范围(1363-1368 W/m2)(Lean and Rind,1998)。20年的观测表明太阳常数存在不同时间尺度的波动。

1957年,国际地球物理年决定采用1380W/m2。

1976年,美国宇航局根据高空平台的观测结果,发布的太阳常数值为1353(±21)W/m2(TheKaekara,1976)。

1981年,世界气象组织(WMO)公布的太阳常数值是1368w/m2。

参考链接: 伟大的时刻

相關條目[编辑]



参考文献[编辑]