Question

Солнечная постоянная 1,4 кВт/(м^2•с). Чему равна энергия Солнца (в джоулях), излучаемая за 1 с?

Answer 1

Ответ:

Для многих задач астрофизики и геофизики важно знать точную величину мощности солнечного излучения. Поток излучения от Солнца принято характеризовать так называемой солнечной постоянной, под которой понимают полное количество солнечной энергии, проходящей за 1 минуту через перпендикулярную к лучам площадку в 1 см2, расположенную на среднем расстоянии Земли от Солнца. Согласно большому количеству измерений, значение солнечной постоянной Q в настоящее время известно с точностью до 1 %:

Q = 1,95 кал/см2× мин = 1,36 ×106 эрг/см2× сек = 1360 вт/м2.

Умножая эту величину на площадь сферы с радиусом в 1 а.е., получим полное количество энергии, излучаемой Солнцем по всем направлениям в единицу времени, т.е. его интегральную светимость, равную 3,8×1033 эрг/сек. Единица поверхности Солнца (1 см2 ) излучает 6,28×1010 эрг/см2× сек.

На основании большого числа тщательных измерений можно сказать, что интегральная светимость Солнца отличается исключительным постоянством. Если и существуют слабые колебания солнечной постоянной, то они должны быть заведомо меньше 1 %.

У поверхности Земли поток солнечного излучения уменьшается из-за поглощения и рассеяния в земной атмосфере и в среднем составляет 800-900 вт/м2.

Измерение солнечной постоянной — очень сложная задача, требующая проведения целой серии тщательных наблюдений с приборами двух различных типов. Приборы первого типа называются пиргелиометрами. Их задача — измерить в абсолютных энергетических единицах полное количество солнечной энергии, падающей за определенное время на площадку известной величины. Однако показание пиргелиометра не дает еще непосредственного значения солнечной постоянной из-за того, что часть излучения Солнца поглощается при прохождении сквозь земную атмосферу. Чтобы учесть это поглощение, одновременно с измерениями на пиргелиометре проводят серию измерений распределения энергии в спектре Солнца на другом приборе — спектроболометре, обладающем одинаковой чувствительностью к лучам различных длин волн. Эти измерения проводятся для нескольких значений зенитных расстояний Солнца, когда его лучи проходят сквозь различную толщину слоя воздуха. Для каждой длины волны можно построить в виде графика зависимость интенсивности солнечного излучения от воздушной массы (рис. 126). Воздушной массой называется отношение оптической толщины слоя воздуха в данном направлении и в направлении на зенит. Из геометрических соображений (рис. 127) видно, что для плоскопараллельных слоев атмосферы воздушная масса пропорциональна секансу зенитного расстояния (sec z).

Answer 2

Солнечная постоянная и энергия Солнца

Солнечная постоянная равна 1,4 кВт/(м^2•с). Чтобы найти энергию Солнца, излучаемую за 1 секунду, можно использовать формулу:

Энергия = Солнечная постоянная * Площадь * Время

Где: - Солнечная постоянная = 1,4 кВт/(м^2•с) - Площадь = площадь, на которую падает солнечное излучение (в данном случае можно принять за 1 м^2, так как измерения даны в кВт/(м^2•с)) - Время = 1 секунда

Подставляя значения, получаем:

Энергия = 1,4 кВт/(м^2•с) * 1 м^2 * 1 с = 1,4 кДж

Таким образом, энергия Солнца, излучаемая за 1 секунду, равна 1,4 кДж.