太阳常数：能量到达大气的表征常数

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：太阳常数S0是一个表征到达大气的太阳辐射总能量的数值。在气象学领域，太阳常数的测定工作一直受到关注。3）所谓的太阳常数并不是从理论上推导出来的，而是一个有严格的物理内涵的常数。总之，应当强调指出，正因为辐照基准和日射标尺经历了两次重要的变动，所以在采用某一太阳常数数值时，一定要注意该值是在什么样的基准和标尺下获得的。1981年，世界气象组织宣布，太阳常数数值定为1367W/m2±7W/m2。

太阳发出的辐射对于地球来说是至关重要的。地球上的天气、气候完全受其入射量及其与地球大气、海洋和陆地相互作用的制约。地球接收到的太阳辐射哪怕只有千分之一的变化，只要是持续不断的，就会对天气、气候产生重要的影响。

太阳常数S₀是一个表征到达大气的太阳辐射总能量的数值。太阳常数的定义是：地球位于日地平均距离处，在大气层外垂直于太阳辐射束平面上形成的辐照度。

在气象学领域，太阳常数的测定工作一直受到关注。除了天气预报这项主题外，没有哪一项工作能像太阳常数测定那样，动用了从高空气球、飞机、火箭到卫星和宇航飞机等如此众多的现代高科技手段。

另一方面，从太阳辐射的变化可了解太阳大气中发生的变化，而了解太阳常数的短期变化又有助于推断太阳内部的情况，所以太阳常数的测定也是太阳物理学界极为关注的课题。

自从进入太空时代以来，各种宇航器不断进入太空，它们的热状况及电源系统都直接受到太阳常数数值的制约，因而准确测定太阳常数又成了宇航工作人员的重要目标之一。但是，太阳常数的测定从整体上讲进展仍是缓慢的，这主要与以下几个情况有关：

1）受辐射测量准确度的制约。经过科技工作者多年的不懈努力，目前低温辐射计测量准确度所能达到的世界最高水准仅有10^-4。太阳辐射由于其辐照度的绝对值大，且测量环境难于控制，其准确度还要低一个数量级，即10^-3。

2）从20世纪50年代到80年代，辐射基准本身就经历了两次变动，标尺本身的不确定度提高了一个数量级。

3）所谓的太阳常数并不是从理论上推导出来的，而是一个有严格的物理内涵的常数。太阳自身的温度就会随着层次的不同而呈现剧烈的变化。另外，平均周期约为11年的太阳黑子循环以及其他一些难以预测的太阳活动，诸如光斑、日珥、日辉等都会对太阳辐射产生显著影响。

4）为了排除各种大气成分的影响，目前的各种测定结果均要实施各种修正，而目前并无公认的修正方法，大气成分又很易变，这是太阳常数测定结果分散的又一根源。

5）在高空火箭和宇航器上进行的观测虽可摆脱大气的干扰，但由于其工作环境为真空和低温，稍有不慎，也会对其产生影响。

总之，应当强调指出，正因为辐照基准和日射标尺经历了两次重要的变动，所以在采用某一太阳常数数值时，一定要注意该值是在什么样的基准和标尺下获得的。如果抛开这一基础而只关心其绝对值，很可能会误入歧途。

1981年，世界气象组织宣布，太阳常数数值定为1367W/m²±7W/m²。

太阳常数：能量到达大气的表征常数

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