Was ist die Sonnenkonstante?
Die Sonnenkonstante ist ein Maß für die Leistung eines Quadratmeters Sonnenlicht, das direkt auf eine senkrechte Raumebene über der Erdatmosphäre auftrifft, und wird als einheitlicher Wert von 1.370 Watt pro Quadratmeter angesehen. Dies ändert sich jedoch dramatisch an der Erdoberfläche, da das Sonnenlicht je nach Breitengrad und Meeresspiegel sowie atmosphärischen Bedingungen unterschiedliche Schichten der Atmosphäre durchdringen muss. Daher ist die Solarkonstante im Wesentlichen eine Referenzzahl, anhand derer die tatsächlich empfangenen Sonnenlichtwerte ermittelt werden. Sie ist beispielsweise für die Platzierung von Solaranlagen zur Stromerzeugung aus Photovoltaik oder Solaröfen sowie für Wetter- und Landwirtschaftsberechnungen von Bedeutung. Als reiner Wert über den Grenzen der Atmosphäre variiert die Sonnenkonstante auch um 3%, je nachdem, an welchem Punkt sich die Erde in ihrer Umlaufbahn der Sonne befindet, da die Umlaufbahn leicht elliptisch ist.
Während sich die Sonnenstrahlungswerte für die Solarkonstante normalerweise auf sichtbares Licht konzentrieren, sind die Werte eine Berechnung der gesamten empfangenen elektromagnetischen Sonnenstrahlung. Dies schließt Infrarotlicht, Röntgenstrahlen und Radiowellen ein, die von der Sonne gesendet werden, obwohl hochfrequente Wellen wie Röntgenstrahlen weniger als 1% der insgesamt abgegebenen Energie ausmachen. Wo Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht hat, wird diese Strahlung als Sonneneinstrahlung bezeichnet und hat einen optimalen Wert von etwa 1.000 Watt pro Quadratmeter. Praktische Werte aufgrund höherer Breiten, unterschiedlicher Höhenlage, bewölktem Himmel und anderer Ursachen für indirektes Licht senken diesen Wert auf 250 Watt pro Quadratmeter und reduzieren das tatsächliche Sonnenenergieniveau, das die Erde im Weltraum erhält, um den Faktor fünf erreicht die Oberfläche.
Die Solarkonstante ist ein wichtiger Wert im Bereich der Satelliten- und Raumsondenentwicklung. Dies liegt an der Tatsache, dass diese Systeme häufig Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung haben und dass sie durch Sonneneinstrahlung beschädigt werden können, wenn sie nicht ordnungsgemäß abgeschirmt werden. Die Erforschung der Sonnenzyklen für die Sonne, einschließlich der Berechnung der Sonnenstürme und der Sonnenfleckenaktivität, hängt auch von der Sonnenkonstante und der Höhe der Flussdichte oder der relativen Menge der pro Quadratmeter übertragenen Sonnenenergie ab. Es ist bekannt, dass die Sonne selbst über einen Zeitraum von 11 Jahren eine geringe Variabilität ihrer Strahlungswerte von ± 0,2% aufweist. Dies kann zusammen mit einem Anstieg der Solarkonstante um 10% alle 10.000.000.000 Jahre dramatische Auswirkungen auf das Erdklima in regionalen Gebieten wie dem Meer oder auf globaler Basis im Laufe der Zeit haben.
Bei der bemannten Weltraumforschung zu Orten wie dem Erdmond oder dem Planeten Mars muss auch die Sonnenkonstante für diese Regionen berücksichtigt werden. Solarenergie ähnelt weitgehend dem reinen Wert für die Erde auf der Mondoberfläche, da der Abstand zur Sonne und die Atmosphäre des Mondes gleich sind. Der Mars wird jedoch eine andere Sonnenkonstante haben, da er zu jeder Zeit mindestens 48.280.320 Kilometer von der Sonne entfernt ist als die Erde und weil er eine eigene schwache Atmosphäre hat. Im Weltraum oder auf kahlen Planeten und Asteroiden ist die Solarkonstante der primäre Indikator dafür, wie viel Energie für die Verarbeitung von Gesteinen zu nützlichen Materialien wie Sauerstoff und Wasserstoff oder für die Erzeugung elektrischer Energie für künstliche Umweltsysteme und Kommunikationsgeräte zur Verfügung steht.