Co je solární konstanta?

Sluneční konstanta je míra síly čtverečního metru slunečního světla přímo dopadajícího na kolmou rovinu prostoru nad atmosférou Země a je považována za jednotnou hodnotu 1370 wattů na metr čtvereční. To se však dramaticky mění na povrchu Země, protože sluneční světlo musí procházet různými vrstvami atmosféry v závislosti na zeměpisné šířce a hladině moře a atmosférických podmínkách. Sluneční konstanta je proto z velké části referenčním číslem používaným pro stanovení skutečných přijatých hodnot slunečního světla a je užitečná v takových oblastech, jako je umístění solárních polí pro výrobu energie z fotovoltaických nebo solárních pecí a při výpočtech počasí a zemědělství. Jako čistá hodnota nad limity atmosféry se sluneční konstanta také mění o 3% v závislosti na bodě, ve kterém je Země na své oběžné dráze Slunce, protože oběžné dráhy jsou mírně eliptické.

Zatímco hodnoty slunečního záření pro sluneční konstantu se obvykle zaměřují na viditelné světlo, hodnoty představují výpočet veškerého přijatého slunečního elektromagnetického záření. To zahrnuje infračervené světlo, rentgenové paprsky a rádiové vlny, které jsou přenášeny Sluncem, i když vysokofrekvenční vlny, jako jsou rentgenové paprsky, tvoří méně než 1% celkové emitované energie. Tam, kde sluneční záření dosáhlo zemského povrchu, je toto záření označováno jako sluneční záření a má optimální hladinu kolem 1 000 wattů na metr čtvereční. Praktické hodnoty v důsledku vyšších zeměpisných šířek, proměnlivých výšek, zatažené oblohy a dalších příčin nepřímého světla tuto hodnotu klesají na 250 wattů na metr čtvereční, čímž se skutečná úroveň sluneční energie, kterou Země dostává ve vesmíru, faktorem více než pětikrát sníží dosáhne povrchu.

Sluneční konstanta je důležitá hodnota, kterou je třeba znát v oblasti vývoje satelitů a kosmických sond. Důvodem je skutečnost, že tyto systémy mají často solární panely pro výrobu energie a že mohou být poškozeny některým slunečním zářením, pokud nejsou řádně stíněny. Výzkum slunečních cyklů pro Slunce, zahrnující výpočet slunečních bouří a aktivity slunečních skvrn, závisí také na sluneční konstantě a její úrovni hustoty toku nebo relativním množství sluneční energie přenášené na metr čtvereční. O samotném Slunci je známo, že má mírnou variabilitu k jeho radiačním hodnotám v průběhu 11letých cyklů ± 0,2%. To spolu s 10% nárůstem solární konstanty každých 10 000 000 000 let může mít dramatické dopady na klima Země v regionálních oblastech, jako je moře nebo na globálním základě v průběhu času.

Průzkum vesmíru s posádkou na místech, jako je Zemský Měsíc nebo planeta Mars, musí také brát v úvahu sluneční konstantu pro tyto regiony. Sluneční energie je velmi podobná čisté hodnotě Země, když je na povrchu Měsíce, díky stejné relativní vzdálenosti od Slunce a skutečnosti, že Měsíc nemá žádnou atmosféru. Mars však bude mít jinou sluneční konstantu kvůli tomu, že je v každém okamžiku nejméně 30 000 000 mil (48 280 320 kilometrů) dále od Slunce než Země, a protože má svou vlastní slabou atmosféru. Ve vesmíru nebo na pustých planetách a asteroidech je sluneční konstanta primárním ukazatelem toho, kolik energie je k dispozici pro zpracování hornin na užitečné materiály, jako je kyslík a vodík, nebo pro výrobu elektrické energie k udržení umělých environmentálních systémů a komunikačních zařízení.