АСТРОНОМИЯ

 

Солнечная постоянная и ее измерение.   

 

 

Для многих задач астрофизики и геофизики важно знать точную величину мощности

солнечного излучения. Поток излучения от Солнца принято характеризовать так

называемой солнечной постоянной, под которой понимают полное количество

солнечной энергии, проходящей за 1 минуту через перпендикулярную к лучам

площадку в 1 см2, расположенную на среднем расстоянии Земли от Солнца. Согласно

большому количеству измерений, значение солнечной постоянной Q в настоящее время

известно с точностью до 1 %:

Q = 1,95 кал/см2× мин = 1,36 ×106 эрг/см2× сек = 1360 вт/м2.

Умножая эту величину на площадь сферы с радиусом в 1 а.е., получим полное

количество энергии, излучаемой Солнцем по всем направлениям в единицу времени,

т.е. его интегральную светимость, равную 3,8×1033 эрг/сек. Единица поверхности

Солнца (1 см2 ) излучает 6,28×1010 эрг/см2× сек.

На основании большого числа тщательных измерений можно сказать, что интегральная

светимость Солнца отличается исключительным постоянством. Если и существуют

слабые колебания солнечной постоянной, то они должны быть заведомо меньше 1 %.

У поверхности Земли поток солнечного излучения уменьшается из-за поглощения и

рассеяния в земной атмосфере и в среднем составляет 800-900 вт/м2.

Измерение солнечной постоянной - очень сложная задача, требующая проведения

целой серии тщательных наблюдений с приборами двух различных типов. Приборы

первого типа называются пиргелиометрами. Их задача - измерить в абсолютных

энергетических единицах полное количество солнечной энергии, падающей за

определенное время на площадку известной величины. Однако показание

пиргелиометра не дает еще непосредственного значения солнечной постоянной из-за

того, что часть излучения Солнца поглощается при прохождении сквозь земную

атмосферу.

 


 

Чтобы учесть это поглощение, одновременно с измерениями на

пиргелиометре проводят серию измерений распределения энергии в спектре Солнца на

другом приборе - спектроболометре, обладающем одинаковой чувствительностью к

лучам различных длин волн. Эти измерения проводятся для нескольких значений

зенитных расстояний Солнца, когда его лучи проходят сквозь различную толщину

слоя воздуха. Для каждой длины волны можно построить в виде графика зависимость

интенсивности солнечного излучения от воздушной массы ( 126). Воздушной

массой называется отношение оптической толщины слоя воздуха в данном направлении

и в направлении на зенит. Из геометрических соображений ( 127) видно, что

для плоскопараллельных слоев атмосферы воздушная масса пропорциональна секансу

зенитного расстояния (sec z).

 

Продолжая (экстраполируя) график, изображенный на 126, до оси ординат

(пунктирная линия), получаем интенсивность, какую имело бы излучение, если бы

воздушная масса равнялась нулю. Это и есть искомое значение интенсивности, не

искаженное поглощением в земной атмосфере. Выполняя эту операцию для всех

участков спектра, можно записанное спектроболометром распределение энергии в

спектре Солнца ( 128) исправить и учесть поглощение, вызванное прохождением

сквозь земную атмосферу.

 

В отличие от пиргелиометра, спектроболометр дает значения интенсивности только в

относительных единицах. Поэтому описанным способом можно найти лишь отношение

наблюдаемого и внеатмосферного значений интенсивности. Площадь, ограничиваемая

кривой распределения энергии и осью абсцисс (см. 128), пропорциональна

полной энергии, излучаемой во всем спектре. Поэтому отношение площадей,

ограниченных внеатмосферным и наблюдаемым распределением энергии, равно тому

поправочному множителю, на который необходимо умножить показание пиргелиометра,

чтобы получить истинное значение солнечной постоянной. К полученному результату

следует прибавить небольшую поправку, учитывающую излучение в областях спектра,

полностью поглощаемых земной атмосферой и, следовательно, не регистрируемых

болометром. Это излучение расположено в ультрафиолетовой и инфракрасной областях

спектра и может быть измерено по наблюдениям с ракет, искусственных спутников

или баллонов. Заатмосферные наблюдения позволяют сразу получить истинное

значение солнечной постоянной, так что необходимость применения описанной

методики в последние годы постепенно отпадает.

 

 Курс общей астрономии >>> 

 

Смотрите также:

 

Физико-математические науки. Астрономия

Астрономия. Для развития астрономии этого периода характерно возникновение особой отрасли, пограничной с физикой,—астрофизики. В астрономии использовались ...
www.bibliotekar.ru/istoria-tehniki/15.htm

 

 Астрономия. Самые-самые... Звезды, кометы, метеориты, галактики ...

Лекселя. Наименьшее расстояние до Земли было достигнуто 1 июля 1770 г. и составило 0015 астрономических единицы (т.е. 2244 миллиона километров или около 3 ...
bibliotekar.ru/kkSamye.htm

 

 Астрономия. Вселенная, Галактика, Звёзды, планеты, астероиды ...

Таковы, например, природа атома и элементарных частиц, генетика, астрономия. Здесь мы хотим рассказать об одной "безумной" попытке объяснить, как произошла ...
bibliotekar.ru/ne_odinoka.htm

 

 БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Полярная звезда. Астрономия

Прецессия. П. звезда играет большую роль в практической астрономии (см.), где пользуются ее близостью к полюсу и медленностью суточного движения для ...
bibliotekar.ru/bep/259.htm

 

 Астрономия. Свинцовые звёзды

Новые наблюдения сообщены группой Бельгийских и Французских астрономов, использующих спектрометр Coude Echelle на 3.6-метровом телескопе ESO в обсерватории ...
bibliotekar.ru/iiSvinc.htm

 

 Неизвестная Вселенная

Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать! .... Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли ...
bibliotekar.ru/kkNeizVselennaya.htm

 

 Майя - одинокие гении. Календарь и астрономия индейцев майя

Астрономы майя проводили наблюдения за небесными светилами из каменных обсерваторий, которые были во многих городах — Тикале, Копане, Паленке, Чичен-Ице.. ...
www.bibliotekar.ru/1kalmaya.htm

 

 Древний Рим. МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, ГЕОГРАФИЯ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ...

Основные астрономические и метеорологические представления Рать ней империи изложил римский автор времени Августа Манилий в дидактической поэме ...
bibliotekar.ru/polk-20/15.htm

 

 астрономия индейцев майя

АСТРОНОМИЯ МАЙЯ. Но майя занимались не только счетом дней и созданием концепции времени. Они также были опытными астрономами. ...
bibliotekar.ru/maya/t9.htm