Солнечное излучение

Столь высокая температура возникает в результате ядерных реакций, происходящих в солнечном ядре, главная из которых — преобразование водорода в гелий. Излучение из внутренних областей Cолнца нельзя наблюдать напрямую, так как оно сильно поглощается атомами водорода во внешних слоях. Тепло передается через эти слои путем конвекции . Поверхность Солнца называется фотосферой. Ее температура составляет около 6000 К или, если быть более точным, 5762 ± 50 К. Фотосферу можно с достаточно хорошей точностью описать моделью абсолютно черного тела.

Введите температуру черного тела, T = 5762 K
Пиковая длина волны, λmax = 0.5033 µm
Интенсивность солнечного излучения, H = 62499432.6 Вт/м2
Общий поток энергии, излучаеой Солнцем, можно рассчитать умножив плотность потока энергии излучения на площадь поверхности солнца, что дает 9.5×1025 Вт.

Вся испускаемая Солнцем энергия состоит из энергий частиц и фотонов различных длин волн, поэтому для глаза человека Солнце выглядит белым или желтым. Различные волны, являющиеся частью видимого спектра, можно увидеть пропустив свет через призму. Похожим образом формируется радуга: свет проходит через капли воды и распадается на составляющие. Человек воспринимает различные длины волн, как разные цвета. Но глаз устроен так, что видит не все длины волн.

Чтобы найти освещенность объекта, находящегося на расстоянии D от Солнца, нужно разделить светимость Солнца, на площадь освещаемой поверхности этого объекта. Светимость равна sT4 на площадь поверхности Солнца 4pR2sun, где Rsun — радиус Солнца. Площадь поверхности, через которую проходит поток солнечного излучения, равна 4pD2, где D — расстояние от объекта до Солнца. Поэтому освещенность будет равна

где
H sun — светимость поверхности солнца в Вт/м2, определяемая из уравнения Стефана-Больцмана
Rsun — радиус Солнца в метрах
D — расстояние от объекта до Солнца в метрах, как показано на картинке ниже

На расстоянии D от солнца одинаковый поток излучения проходит через разные поверхности, поэтому поверхностная плотность потока уменьшается.

Например, расстояние, D = 778 (x 10 в 9ст.  м) 

Интенсивность солнечного света, H0 = 47.82 (Вт/м2) 

Таблица, представленная ниже, содержит стандартные значения поверхностной плотности потока излучения для различных планет солнечной системы.

Геометрические константы для нахождения плотности потока излучения около Земли. Диаметр Земли не используется в рассчетах, но для полноты картины он тоже отмечен.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, поэтому расстояние между ними периодически немного изменяется, что влечет изменение плотности потока излучения. Также плотность потока изменяется в результате непостоянства светимости Солнца. Изменение плотности потока, возникающее в следствие эллиптического движения Земли составляет около 3.4%. Наибольшая плотность потока излучения приходится на Январь, наименьшая — на Июль. Уравнение, описывающее это изменение имеет вид

где
H — плотность потока излучения на границе атмосферы Земли в Вт/м2,
Hconstant — солнечная постоянная, равная 1.353 кВт/м2
n — день года

Обычно эти изменения не очень велики, и для рассчетов, проводимых для фотоэлектрических систем, плотность потока солнечного излучения можно считать постоянной. Значение солнечной постоянной и ее спектра были приняты как стандартные условия АМ0 (атмосферная масса 0). Плотность потока излучения при условии АМ0 составляет 1.353 кВт/м2. Спектральаня плотность освещенности приведена в «Приложении».

Введите день года, число от 1 до 365, n = 3
Интенсивность солнечного излучения, H = 1397.6 (Вт/м2)