태양상수

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태양상수는 지구 대기의 바깥 표면에서 평면에 대해 수직으로 들어오는 광선을 측정한 단위 면적 당 태양 전자기복사의 양이다.

태양상수는 가시광선뿐만 아니라 태양복사의 모든 종류를 포함한다. 비록 지구-태양 간 거리가 변함으로 인해 1년 동안 6.9%정도의 차이가 있다하더라도 그것은 인공위성에서 단위면적 당 대략 1,366W로 측정된다. 따라서, 지구 전체에 대해 그 에너지는 1.740×1017W(3.5%의 오차) 정도 된다. 태양상수는 긴 시간 주기에 걸쳐보면 상수가 아니다. 근사평균값 1,366W/m2는 분 당, 제곱 센티미터 당 1.96cal 또는 분 당 1.96LY(langley)와 같은 값이다.

지구가 받는 총 복사량은 그것의 단면적(π·RE²)에 의해 결정된다. 그러나 그것이 자전함에 따라 이 에너지는 완전한 표면적(4·π·RE²)에 걸쳐 분배된다. 광선이 들어오는 각도에 대해 측정되고 어떤 순간에 행성의 반은 어떤 태양복사도 받지 않기 때문에 평균적으로 받아들여지는 태양복사(때로 태양조사라고 불리기도 한다.)는 태양상수의 1/4(대략 342W/m2)밖에 되지 않는다. 주어진 어떤 순간에 태양 복사량은 대기와, 위치한 위도의 정보에 의존한 지구 표면에서 받아들여진다.

태양상수는 가시광에 대한 것뿐만 아니라 태양 전자기복사의 모든 파장을 포함한다. 그것은 태양의 겉보기 등급인 -26.8과 관련되어 있는데 비록 등급이라는 것이 태양에서 나오는 가시 영역에 대해 측정되는 것이기는 하지만, 태양상수와 태양 등급이 태양의 겉보기 밝기를 기술하는데 쓰이는 두가지 방법이기 때문이다.

1884년에 Samuel Pierpont Langley는 캘리포니아에 있는 Whitney산에서 태양상수를 측정하기를 시도했다. 그는 낮의 다른 시간들에 대해 대기에 의해 흡수되는 효과를 제거하려고 노력했다. 그러나 그가 얻어낸 2,903W/m2라는 값은 여전히 너무 컸다. 1902년과 1957년 사이에 다양한 높은 고지대에서 Charles Greeley Abbot과 그 외 다른 사람들에 의해 측정된 값은 1,322W/m2와 1,465W/m2)사이의 값으로 나왔다. Abbot는 Langley의 오류 중 하나가 잘못된 적용 때문이라는 것을 증명해냈다. 그의 결과인 1.89cal와 2.22cal(1,318W/m2~1,548W/m2)사이로 다양하게 나온 것은 지구 대기에 대한 것이 아니라 태양에 의해 생긴 것이었다.

태양에서 바라본 지구의 각지름은 거의 1/11,000라디안 정도로, 이것은 태양에서 바라본 지구의 입체각이 거의 1/140,000,000steradian이라는 것을 의미한다. 따라서 태양이 방출하는 복사량은 지구에서 측정하는 것의 20억 배가량 된다. 즉, 3.86×1026정도 된다.