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太阳常数

更新时间:2024-06-15点击次数:

太阳常数

时间: 2014-12-06 16:09:22 来源:陕西威瑞仪器仪表有限公司
太阳常数是指在日地平均距离处,地球大气外界垂直于太阳光束方向的单位面积上单位时间内接收到的所有波长的太阳总辐射能量值。
目录
  • • 定义
  • • 太阳常数的测量
  • • 太阳常数测定历史

定义

【太阳常数】(solar constant)在日地平均距离处,地球大气外界垂直于太阳光束方向的单位面积上单位时间内接收到的所有波长的太阳总辐射能量值。通常用符号S表示,其单位为Wm-2,但习惯有的仍用应废除的单位cal.cm-2•min-1,其换算关系为 led•cm-2•min-1=697.8W•m-2。因为在0.2—10.0μm的波段内集中了太阳辐射总能量的99.9%,所以测量太阳常数涉及的波段并不太宽。

太阳常数

太阳常数的测量

精确测定大阳常数和太阳光谱不仅对大气科学的研究,而且对于天文、航天、太阳能利用和环境科学等都具有重要意义。太阳常数的测量,过去多用地面测量方法(见长法和短法),60年代以后,则更多地采用飞机、气球、高空火箭甚至轨道卫星等高空测量手段。在太阳常数的测量和推算中,由于所用的仪器设备、观测步骤、观测点的大气条件以及大气消光订正等方法不尽相同,同时在绝对标度标准和不同标度系统换算上也往往存在误差,因此得到的最终结果也不一致。以往采用过1.94-2.00cal/(cm2min),即相当于1395—1353W/m2之间的一些数值作为太阳常数。近年来,则倾向于取1.96cal/(cm2 min),1981年的墨西哥会议上,世界气象组织的仪器和观测方法委员会则建议采用1367±7W/m2为太阳常数值。太阳常数本身的变化问题至今仍未研究清楚。目前只能认为太阳常数有小于1%的变化。

禹秉熙(朝鲜族)吉林省中国科学院长春光学精密机械与物理研究所主任。他是我国光电领域的著名科学家,曾参加设计制造我国最早的彩色摄像机分色棱镜等项工作。在国家载人飞船工程中,研制出太阳常数监测器,是国家多个重大科研项目的带头人。张力摄

太阳常数测定历史

1881年,第一次试图直接测定太阳常数的是法国物理学家Claude Pouillet(1790-1868)和英国天文学家John Herschel(1792-1871)。两人分别独立地设计了不同的测定装置。但原理都一样: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,水的比热已知,则可以计算得出光照强度。(附图为Pouillet日温计)。他们推定的值是现在所用值1367(±4) w/m2的一半左右,这是因为他们都没有考虑地球大气对光的吸收。

1875年,法国物理学家Jules Violle(Jules Louis Gabriel Violle)以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而闻名.

1902-1957, 斯密森研究所的科学家C.G. Abbot(Charles Greeley Abbot)等人在根据多年高海拔地区观测结果,基于地基法确定的数值为1322-1465W/m2。近年来通过各种先进手段,基于地基法测得的太阳常数的标准值为1353w/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); 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年卫星数据也揭示了太阳常数也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。世界气象组织 (WMO)1981年公布的太阳常数值是1368w/m2。多数文献上采用1367W/m2。太阳常数也有周期性的变化,变化范围在1%—2%,这可能与太阳黑子的活动周期有关。