大气外的太阳辐射
地球接收到的辐射的强度和光谱分布是发射特性和太阳距离的函数。能量是在太阳内部通过核聚变产生的。在温度下太阳内部大约有20 x 106K的氢原子核(质子)，氢原子核(质子)聚变产生氦原子核、正电子和能量。涉及到许多步骤，但整个过程可以用
41小时!42He + 2+1 e + 25.7 MeV
释放的能量对应于在聚变反应中发生的质量的轻微减少。在它的外围太阳温度在它的表面只有大约5800 K。
对于任何具有黑体(或“全辐射体”)性质的物理系统，单位面积表面发射的辐射能的数量和辐射的光谱分布由系统的温度决定。根据斯特凡-玻尔兹曼定律，单位面积发射的辐射通量*与绝对温度的四次方成正比
其中a为5.67 × 10 8Wm~2K~4。太阳似乎表现得像一个完整的散热器，或黑体，其表面每平方米发射的辐射通量约为63.4 x 106 W，对应的(假设直径为1.39 x 106km)太阳总通量约为385 x 1024W。在
*在本章中，辐射通量和辐照度都在能量单位而不是量子。
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2
波长(nm)
图2.1谱能太阳辐射分布在大气层外与6000 K的黑体的辐射强度比较，以及与海平面的辐射强度比较(天顶的太阳)．(经允许，摘自《地球物理手册》修订版，美国空军，麦克米伦，纽约，1960年。)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2
波长(nm)
图2.1大气外太阳辐射与6000 K黑体、海平面(天顶太阳)的光谱能量分布(经允许，摘自《地球物理手册》修订版，美国空军，麦克米伦，纽约，1960年。)
地球轨道的距离(150 × 106公里)，每单位面积的太阳通量面向太阳这个量，地球大气层外的太阳总辐照度，有时被称为太阳常数。
地球直径为12756公里，对太阳的截面积为1.278 x 108平方公里。太阳辐射通量因此，照射到整个地球的辐射能约为1755 × 1014 W，而地球每年从太阳接收到的总辐射能约为5.53 × 1024 J。
对于一个完整的辐射体，发射能量的光谱分布具有一定的特征形状，从波长较短处急剧上升到峰值，向波长较长的处缓慢下降。随着散热器温度T的升高，根据维恩定律，发射峰(1max)的位置向更短的波长移动
Amax - t，其中w(维恩位移常数)等于2.8978 x 10-3mK。太阳的表面温度约为5800 K，根据维恩定律，单位波长的最大能量约为500 nm，如图所示太阳光谱辐照度图2.1所示的地球大气层上方。可以看出，发射的太阳通量的光谱分布，相对于6000 K的完整散热器的理论曲线，在形状上有些不规则短波长结束。曲线的下降是由于太阳外层大气中氢的吸收带。光合作用有效辐射(通常缩写为PAR)， 400 - 700nm，占地外太阳辐照度的38%。
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