Cos'è la costante solare?
La costante solare è una misura della potenza di un metro quadrato di luce solare che influisce direttamente su un piano perpendicolare di spazio al di sopra dell'atmosfera terrestre ed è considerata un valore uniforme di 1.370 watt per metro quadrato. Questo cambia drammaticamente, tuttavia, sulla superficie della Terra, poiché la luce solare deve passare attraverso diversi strati di atmosfera a seconda della latitudine e del livello del mare, nonché delle condizioni atmosferiche. Pertanto, la costante solare è in gran parte un numero di riferimento utilizzato al di fuori del quale basare i valori effettivi di luce solare ricevuti, ed è fondamentale in aree come il posizionamento di array solari per la generazione di energia fotovoltaica o solare e nei calcoli meteorologici e agricoli. Come valore puro al di sopra dei limiti dell'atmosfera, la costante solare varia anche del 3% a seconda del punto in cui la Terra si trova nella sua orbita del Sole, poiché l'orbita è leggermente ellittica.
Mentre i valori di radiazione solare per la costante solare di solito si concentrano sulla luce visibile, i valori sono un calcolo di tutte le radiazioni elettromagnetiche solari ricevute. Ciò include la luce infrarossa, i raggi X e le onde radio che vengono trasmesse dal Sole, sebbene le onde ad alta frequenza come i raggi X rappresentino meno dell'1% dell'energia totale emessa. Laddove la luce solare ha raggiunto la superficie terrestre, questa radiazione viene definita insolazione e ha un livello ottimale di circa 1.000 watt per metro quadrato. I valori pratici dovuti a latitudini più elevate, quote variabili, cieli nuvolosi e altre cause di luce indiretta fanno scendere questo valore a 250 watt per metro quadrato, riducendo il livello effettivo di energia solare che la Terra riceve nello spazio di un fattore superiore a cinque una volta raggiunge la superficie.
La costante solare è un valore importante da conoscere nel campo dello sviluppo di sonde spaziali e satellitari. Ciò è dovuto al fatto che questi sistemi hanno spesso pannelli solari per generare energia e che possono essere danneggiati da alcune radiazioni solari se non adeguatamente schermati. La ricerca sui cicli solari per il Sole, che comporta il calcolo delle tempeste solari e l'attività delle macchie solari, dipende anche dalla costante solare e dal suo livello di densità del flusso o dalla quantità relativa di energia solare trasmessa per metro quadrato. È noto che il Sole stesso ha una leggera variabilità ai suoi livelli di radiazione su cicli di 11 anni di ± 0,2%. Questo, insieme ad un aumento del 10% della costante solare ogni 10.000.000.000 di anni, può avere un impatto drammatico sul clima terrestre in aree regionali come il mare o su base globale nel tempo.
L'esplorazione dello spazio con equipaggio in luoghi come la Luna della Terra o il pianeta Marte deve anche tenere conto della costante solare per queste regioni. L'energia solare è in gran parte simile al valore puro per la Terra quando si trova sulla superficie della Luna, a causa della stessa distanza relativa dal Sole e del fatto che la Luna non ha atmosfera. Marte, tuttavia, avrà una costante solare diversa a causa del fatto che è in qualsiasi momento almeno 30.000.000 di miglia (48.280.320 chilometri) più lontano dal Sole rispetto alla Terra e perché ha la sua atmosfera debole. Nello spazio o su pianeti sterili e asteroidi, la costante solare è l'indicatore principale di quanta energia è disponibile per trasformare le rocce in materiali utili come ossigeno e idrogeno, o per generare energia elettrica per sostenere sistemi ambientali artificiali e apparecchiature di comunicazione.