太阳常数是太阳电磁辐射的通量，也就是距离太阳一天文单位处（约为地球离日平均距离），单位面积受到垂直入射的平均太阳辐射强度。太阳常数包括所有形式的太阳辐射，不是只有可见光。由人造卫星测出的最小值约1.361 kW/m²，最大值约为1.362 kW/m²，差了1%。[1]太阳常数并不是科学技术数据委员会颁布的真正不变的物理常数，而只是一个变动值的平均，在过去400年间变动小于0.2%。[2]
计算
先由位于地球大气层顶端的人造卫星测量太阳辐射的强度，[3]再利用平方反比定律将距离调整为一天文单位以得出太阳常数。[4]测得平均值约为1.3608±0.0005 kW/m²，也就是每分钟81.65 kJ/m²，或是每分钟1.951兰利。
太阳辐射输出几乎是常数，其变动值很小，在人造卫星出现之前很难精确侦测（在1954年为±2%），现今测量值约在0.1%范围波动（过去三次太阳黑子十一年周期的平均）[5]，可参见太阳周期。
历史
1838年，法国物理学家Claude Pouillet，利用自制的简陋直射太阳辐射计，第一次试图直接测定太阳常数，得到数值1.228 kW/m²，[6]与现代估计相符。
1875年，法国物理学家Jules Violle接续了Pouillet的工作，根据他在法国勃朗峰的测量得 得出了较大的测量值 1.7 kW/m²。
1884年，塞缪尔·彭尔庞特·兰利在加州的惠特尼山尝试测量太阳常数，并经由在不同的日子与时刻进行测量，以试图校正地球大气层吸收的影响。但他最后得到的数值2.903 kW/m²明显过大。
在1902年至1957年间，查理斯·艾博特和其他人在几个高海拔地区测量出介于1.322 kW/m²及1.465 kW/m²的数值。艾博特证明兰利所使用的其中一个校正项是错误的。艾博特的结果约在1.318 kW/m²及1.548 kW/m²间波动，这波动来自于太阳本身而非地球的大气。[7]
在1954年，太阳常数估计为2.00 cal/min/sq cm ± 2%。[8]现行数值低了约2.5%。
与其它测量值的关系
太阳辐射
地球大气顶端接受到的太阳辐射会因为地日距离的不同，而在一年里上下变动约6.9%（从二月上旬的1.412 kW/m²到七月上旬的1.321 kW/m²），但逐日变动通常小于0.1%。全地球（地球截面积约为127,400,000 km²）接受到的能量为1.730×1017 W±3.5%[9]。 太阳常数会在长时间内变动（参见太阳周期），但在一年内其变动比大气顶端受到的太阳辐射小得多。这是因为太阳常数是在一天文单位处测量，但是地球受到的太阳辐射会受到地球轨道离心率的影响。地日距离以一年为单位变化，在近日点时约为147.1·106公里，在远日点时约为152.1·106公里。
地球受到的总辐射还取决定地球的截面积（π·RE²），随着地球转动，地球受到的能量会散布在全地球表面（4·π·RE²）。若将未受到太阳照射的那一半也纳入考量的话，平均而言地表受到的能量是太阳常数提供的四分之一（约为340 W/m²）。真正到达地表的能量还会受到大气吸收的影响，一般而言地表受到的太阳辐射会随着天气状况、纬度及时刻而变。
视星等
太阳常数包括所有形式的太阳电磁辐射，不是只有可见光的范围（参见电磁频谱），太阳的视星等为-26.8等和太阳常数有正相关。太阳常数和太阳的星等是描述太阳亮度的两种方法，但是视星等只与太阳的可见光输出有关。
太阳总辐射
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1/175,000,000 球面度。因此，太阳辐射出的能量是地球获得的22亿倍，也就是大约 3.826×1026瓦特。[10]
过去太阳辐射的变化
从太空观测太阳辐射始于1978年，这些观测表明太阳常数不是常数，会随着太阳黑子的11年周期而变。如欲追溯更远的过去，我们必须仰赖其它的数据来重建太阳辐射的强度，像是太阳黑子可追溯400年，而宇宙辐射核种可追溯10,000年。重建结果表明太阳辐射会依不同周期而变动，包含：11年(Schwabe)、88年(Gleisberg cycle)、208年(DeVries cycle)及1,000年(Eddy cycle)。[11][12][13][14][15]
大气环境造成的变化
太阳能量最多约75%的可到达地表[16]，即使在无云的天气，大气也会反射及吸收太阳辐射。
相关条目
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参考文献
- ↑ Kopp, G.; Lean, J. L. A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance (PDF). Geophysical Research Letters. 2011, 38: n/a [2017-11-28]. Bibcode:2011GeoRL..38.1706K. doi:10.1029/2010GL045777.
- ↑ http://lasp.colorado.edu/home/sorce/data/tsi-data/ Total Solar Irradiance Data,
- ↑ 人造卫星之太阳辐射测量值. [2017-11-28].
- ↑ 存档副本. [2017-11-28].
- ↑ Willson, Richard C.; H.S. Hudson. The Sun's luminosity over a complete solar cycle. Nature. 1991, 351 (6321): 42–4 [2017-11-28]. Bibcode:1991Natur.351...42W. doi:10.1038/351042a0.
- ↑ The measurement of the solar constant by Claude Pouillet , by J-L Dufresne, La Météorologie , No. 60, pp. 36-43, Feb. 2008.
- ↑
本条目部分或全部内容出自公有领域：Chisholm, Hugh (编). Sun. 大英百科全書 (11th ed.). 剑桥大学出版社. 1911.
- ↑ Francis S. Johnson. The Solar Constant. Journal of Meteorology. December 1954, 11 (6): 431–439. Bibcode:1954JAtS...11..432J. doi:10.1175/1520-0469(1954)011<0431:TSC>2.0.CO;2.
- ↑ Archer, D. Global Warming: Understanding the Forecast. 2012. ISBN 978-0-470-94341-0.
- ↑ The Sun at nine planets.org
- ↑ Wang; et al. Modeling the Sun’s Magnetic Field and Irradiance since 1713. The Astrophysical Journal. 2005, 625 (1): 522–538. Bibcode:2005ApJ...625..522W. doi:10.1086/429689.
- ↑ Steinhilber et al. (2009), Geophysical Research Letters, Volume 36, L19704, doi:10.1051/0004-6361/200811446
- ↑ Vieira; et al. Evolution of the solar irradiance during the Holocene. Astronomy & Astrophysics. 2011, 531: A6. Bibcode:2011A&A...531A...6V. arXiv:1103.4958
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- ↑ Steinhilber; et al. 9,400 years of cosmic radiation and solar activity from ice cores and tree rings. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2012, 109: 5967–5971. Bibcode:2012PNAS..109.5967S. PMC 3341045 . PMID 22474348. doi:10.1073/pnas.1118965109.
- ↑ Vieira, L. E. A.; Norton, A.; Kretzschmar, M.; Schmidt, G. A.; Cheung, M. C. M. How the inclination of Earth's orbit affects incoming solar irradiance. Geophys. Res. Lett. 2012, 39: L16104. Bibcode:2012GeoRL..3916104V. doi:10.1029/2012GL052950.
- ↑ Reimann, Hans-Georg; Weiprecht, Juergen Kompendium für das Astronomische Praktikum. [2017-11-28].
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