태양 상수

3. 측정 역사

19세기부터 과학자들은 다양한 방법으로 태양 상수를 측정해 왔다. 초기에는 주로 지상 관측으로 측정했지만, 20세기 이후에는 로켓과 인공위성을 이용하여 더 정밀하게 측정할 수 있게 되었다. 태양에서 지구로 들어오는 에너지의 약 30%는 대기와 수증기 등에 의해 우주로 반사되고, 나머지 약 70%가 지표면에 도달한다. 실제로 지표면이 받는 에너지의 양은 위도, 계절, 시각에 따라 태양광의 입사각에 영향을 받는다. 예를 들어, 춘분과 추분의 적도나 하지의 회귀선상의 태양시 정오에는 태양 상수에서 대기의 손실을 제외한 양이 그대로 지표면에 도달하지만, 도쿄 (북위 35.7도)에서는 동지의 정오에 맑은 날씨에도 약 491W/m²에 불과하다.

3. 1. 초기 측정 시도

3. 2. 20세기 이후의 측정

3. 3. 현대의 측정

4. 다른 측정 값과의 관계

태양 상수는 지구 대기권 상층부에서 측정한 태양 복사 조도를 역제곱 법칙을 이용해 1 천문단위 거리로 환산한 값으로, 태양의 밝기를 나타내는 하나의 방법이다. 태양 상수는 가시광선뿐만 아니라 모든 파장의 전자기파를 포함하며, 이는 태양의 겉보기 등급(약 -26.8등급)과 관련이 있다. 겉보기 등급은 태양의 가시광선 대역 방출량만을 기준으로 하는 반면, 태양 상수는 모든 파장의 복사 에너지를 포함한다.^[3]

지구에서 보이는 태양의 시직경은 약 1/11,700 라디안(18 각초)이며, 이를 통해 태양에서 보이는 지구의 입체각을 계산할 수 있다. 태양은 지구에 도달하는 복사열보다 약 22억 배 더 많은 에너지(3.86E)를 방출하는데, 이를 태양 광도라고 부른다.^[29]

4. 1. 태양 복사 조도

4. 2. 겉보기 등급

4. 3. 태양 광도

5. 과거의 태양 복사 조도 변동

1978년 우주에서 태양 복사 조도를 관측하기 시작했는데, 측정 결과 태양 상수는 일정하지 않고 11년 태양 주기에 따라 변동했다.^{[30][31][32][33][34]} 과거의 태양 복사 조도를 알아내기 위해 지난 400년간의 흑점 기록이나 10,000년 간의 우주기원 방사성핵종 기록을 통해 복원 작업을 거쳤다. 그 결과 태양 복사 조도는 11년(슈바베 주기), 88년(글리스베르그 주기), 208년(드 브리스 주기), 1000년(에디 주기)의 주기성을 띈다는 것이 밝혀졌다.^{[10][11][12][13][14]}

수십억 년에 걸쳐 태양은 점차 팽창하며 더 넓어진 표면적에서 더 많은 에너지를 방출하고 있다. 수십억 년 전 태양의 광도가 현재 값의 70%에 불과했을 때 지구에 액체 상태의 물이 존재했다는 명확한 지질학적 증거는 희미한 젊은 태양 역설로 알려져 있다.

6. 대기 상태에 따른 변화

맑은 날씨에도 태양 에너지의 약 75%만이 실제로 지구 표면에 도달하는데, 이는 태양 에너지가 대기에 의해 부분적으로 반사되고 흡수되기 때문이다.^[35][15] 옅은 권운은 이 값을 50%까지, 두꺼운 권운은 40%까지 감소시킨다. 따라서 지표면에 도달하는 태양 에너지의 양은 구름이 낀 경우 550W/m2, 맑은 하늘일 경우 1025W/m2 사이에서 변동한다.

참조

_[1] 논문 A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance
_[2] 웹사이트 Total Solar Irradiance Data http://lasp.colorado[...]
_[3] 웹사이트 Satellite observations of total solar irradiance http://acrim.com/TSI[...] 2010-10-02
_[4] 웹사이트 NOAA Status Alert http://www.ngdc.noaa[...]
_[5] 논문 The Sun's luminosity over a complete solar cycle 1991
_[6] 간행물 "The measurement of the solar constant by Claude Pouillet" http://documents.ire[...] La Météorologie 2008-02
_[7] 서적 Sun
_[8] 논문 The Solar Constant 1954-12
_[9] 서적 Global Warming: Understanding the Forecast John Wiley & Sons 2012
_[10] 논문 Modeling the Sun's Magnetic Field and Irradiance since 1713
_[11] 논문 Steinhilber et al. (2009), Geophysical Research Letters, Volume 36, L19704
_[12] 논문 Evolution of the solar irradiance during the Holocene
_[13] 논문 9,400 years of cosmic radiation and solar activity from ice cores and tree rings
_[14] 논문 How the inclination of Earth's orbit affects incoming solar irradiance https://hal-insu.arc[...]
_[15] 웹사이트 Hinweise https://www.astro.un[...]
_[16] 웹사이트 Solar Constant(World Radiation Center) http://www.pmodwrc.c[...]
_[17] 웹사이트 Solar Variability: Striking a Balance with Climate Change, NASA http://www.nasa.gov/[...]
_[18] 논문 Exploring the solar paradigm to explain stellar variability 2021-06-24
_[19] 서적 太陽エネルギー利用技術 オーム社 2006
_[20] 논문 http://onlinelibrary[...]
_[21] 웹인용 http://lasp.colorado[...]
_[22] 웹인용 http://acrim.com/TSI[...] 2017-04-25
_[23] 웹인용 https://www.ncdc.noa[...] 2017-04-25
_[24] 논문 http://www.nature.co[...]
_[25] 논문 http://documents.ire[...] 2017-04-25
_[26] 서적 Sun
_[27] 논문 http://journals.amet[...]
_[28] 서적 Global Warming: Understanding the Forecast https://archive.org/[...] 2012
_[29] 웹사이트 The Sun http://www.nineplane[...]
_[30] 논문 Modeling the Sun’s Magnetic Field and Irradiance since 1713
_[31] 논문 Steinhilber et al. (2009), Geophysical Research Letters, Volume 36, L19704
_[32] 논문 Evolution of the solar irradiance during the Holocene
_[33] 논문 9,400 years of cosmic radiation and solar activity from ice cores and tree rings
_[34] 논문 How the inclination of Earth's orbit affects incoming solar irradiance
_[35] 웹사이트 Reimann, Hans-Georg; Weiprecht, Juergen Kompendium für das Astronomische Praktikum http://www.astro.uni[...]