Сонячне випромінювання та сонячна стала

Промениста енергія Сонця є основним, а практично – єдиним джерелом тепла для поверхні Землі та її атмосфери. Частина сонячної радіації являє собою видиме світло. Тим самим Сонце є джерелом не лише тепла, але й світла, що важливо для життя на земній поверхні. Сонячне випромінювання перетворюється в тепло частково у самій атмосфері, але головним чином на земній поверхні.

Спектр сонячної радіації близький до спектру випромінювання абсолютно чорного тіла з температурою 6000°К. Частина енергії, що випромінюється фотосферою Сонця, поглинається в його хромосфері, внаслідок чого в спектрі з’являються лінії поглинання, так звані фраунгоферові лінії. Спектр сонячної радіації поза земною атмосферою можна розділити на 3 основні частини: ультрафіолетову (λ < 0,40 мкм), видиму (0,40 – 0,76 мкм), інфрачервону (λ > 0,76 мкм). За ультрафіолетовою частиною спектра сонячної радіації лежить рентгенівське випромінювання, а за інфрачервоною – радіовипромінювання Сонця.

Близько 7% енергії сонячного випромінювання припадає на ультрафіолетову частину спектра (тут найбільше фраунгоферових ліній, через це потік ультрафіолетової радіації ослаблений), 48% - на видиму, 45% - на інфрачервону.

Потік сонячної радіації перед входженням її в земну атмосферу (як правило, говорять "на верхній межі атмосфери") при середній відстані Землі від Сонця називають сонячною сталою. Зміст слова "стала" полягає в тому, що ця величина не залежить від розсіювання і поглинання радіації в атмосфері. Вона відноситься до радіації, на яку атмосфера не впливає. Таким чином, сонячна стала залежить від випромінювальної здатності Сонця і від відстані від Землі до Сонця.

Сонячна стала дорівнює 1,382 кВт/м², або 1,98 кал/см²∙хв. Отже, сонячною сталою І₀ називають потік сонячної енергії, який надходить на верхню межу атмосфери за одиницю часу на одиницю площі, перпендикулярної до сонячних променів при середній відстані Землі від Сонця (149,6 млн.км). Сонячна активність може змінювати величину сонячної сталої на 4 Вт/м².

Загальна кількість сонячного випромінювання, що надходить до земної поверхні, дорівнює 5,44∙10²⁴ Дж. В середньому, на кожний квадратний кілометр земної поверхні надходить за рік 4,27∙10¹⁶ Дж енергії. Для того, щоб отримати таку кількість тепла штучно, необхідно спалити понад 400 тис.тон кам’яного вугілля. За 1,5 доби Сонце дає Землі стільки ж енергії, скільки дають електростанції всіх країн світу протягом року. При цьому сонячна радіація, що надходить до Землі, становить менш ніж двохмільярдну частку всього випромінювання Сонця.