Densidad de flujo solar

Las reacciones de fusión en el núcleo de la energía del sol un flujo de circulación de las energías increíbles que culminan en la emisión de enormes cantidades de radiación electromagnética . El espectro del sol sigue en general lo que se conoce como un espectro de cuerpo negro , que contiene una cierta cantidad de energía a través de una región espectral que se extiende desde el ultravioleta hasta el infrarrojo . La forma de la radiación de cuerpo negro hace que sea un proceso relativamente sencillo para calcular la densidad de flujo solar que incide sobre la Tierra . Radiación de Cuerpo Negro

Cada objeto emite radiación con una estructura espectral que depende de su temperatura y otras propiedades. Por una sorprendente gama de objetos , las "otras propiedades" no cambian mucho su espectro de emisión . Estos objetos se denominan cuerpos negros , y la energía que ponen en diferentes longitudes de onda cambia a medida que se calientan . Usted ha visto esto ya : el quemador en una estufa eléctrica es negro cuando hace frío y que no emiten ninguna luz visible medible. Pero a medida que el quemador calienta sus cambios -no de color debido a la superficie cambia de color o cambios químicamente ni nada de eso , simplemente porque está a una temperatura más alta. El sol es sólo ese tipo de cuerpo negro , pero - por suerte para toda la vida en la Tierra sólo cambia su temperatura significativamente cada pocos miles de millones de años .
Energía de un cuerpo negro

Hay una simple ecuación que describe la energía total emitida por un cuerpo negro . La ecuación se llama la ley de Stefan-Boltzmann , y que se expresa matemáticamente como
Energía total = constante de Stefan-Boltzmann área X X ^ temperatura 4 . La constante de Stefan -Boltzmann es 5,67 x 10-8 W /( m ^ 2 K ^ 4 ) , el área se mide en metros cuadrados, y T se mide en grados Kelvin . La superficie del Sol está a unos 5800 K, por lo que la densidad de flujo de radiación en la superficie del sol ( la potencia en vatios emitidos por cada metro cuadrado del sol) es
5,67 x 10 ^ -8 x 5800 ^ 2 = 64 millones de vatios /m ^ 2 , y la potencia total emitida por el sol es 3.9 x 10 ^ 26 vatios - . unos 400 millones de millones de millones de millones de vatios
Irradiancia
Tierra

Una vez más, por suerte para toda la vida en la Tierra, el planeta no es demasiado cerca del sol. Es unos 150 millones de kilómetros de distancia. La salida de la energía del sol se extiende en una esfera en constante expansión . En la órbita de la Tierra, que la energía se extiende sobre la superficie de una esfera con un radio de 150 millones de kilómetros. La irradiación , también llamada la densidad de flujo , en la parte superior de la atmósfera de la Tierra, es igual a la densidad de flujo
= potencia total /área de la esfera que contiene la órbita de la Tierra
densidad de flujo = 3,9 x 10 ^ 26 vatios /. 2,8 x 10 ^ 23 m ^ 2 = 1,377 W /m ^ 2
en la superficie de la Tierra

Uno más vida de la manera en la Tierra tuvo suerte : los filtros de atmósfera una gran cantidad de la radiación solar que se abre camino a la órbita de la Tierra. No hay manera fácil de describir matemáticamente la forma en que la atmósfera absorbe la luz del sol . Átomos y moléculas específicas absorben longitudes de onda específicas , hay regiones generales de absorción , hay ciertas longitudes de onda que apenas se atenúan en absoluto . Y todo eso depende de la cantidad de la atmósfera de la luz solar que pasa a estar pasando por en un momento dado , lo que depende del ángulo entre el Sol y la superficie de la Tierra en un momento y lugar determinados . Una atmósfera "promedio" se denomina una " masa de aire 1,5 ", o AM1.5 , y reduce la densidad del flujo solar a 1000 vatios /m ^ 2 .