Solarkonstante

Der Wert der Solarkonstanten ist festgelegt

<math>E_0 = 1 367\ \mathrm{\frac{kW}{m^2}}</math>.

Die Bezeichnung "-konstante" ist hierbei irreführend der Wert ist nicht konstant. Da die Bestrahlungsstärke E _e vom Abstand der Erde von der abhängt ändert sich alleine schon deswegen der Der Abstand der Erde von der Sonne durch die Bahn exzentrizität so daß der Abstand zwischen 1 · 10 ⁸ km und 1 52 · 10 ⁸ km beträgt. Dabei schwankt die Bestrahlungsstärke 1.325 W/m² und 1.420 W/m². Zudem schwankt schon 1843 H. Schwabe (1789-1875) erkannt hatte die der Sonne periodisch nämlich in einem ca. Sonnenfleckenzyklus der auch durch das verstärkte Auftreten Sonnenflecken erkennbar ist.

Die Solarkonstante also die eintreffende Strahlungsleistung Sonne auf die Erde pro Quadratmeter ist zentraler Faktor bei der Erstellung von Klimarechenmodellen sollte damit so genau wie möglich bestimmt

Die eintreffende Strahlungsleistung der Sonne auf Erdoberfläche unterliegt aufgrund der Absorption elektromagnetischer Strahlung der Erdatmosphäre Schwankungen. Es müssen mehrere Einflußfaktoren werden unter anderem die Dicke der Atmosphäre von der Strahlung durchlaufen werden muß das genannte Air Mass so daß eine Messung hier keinen exakten Wert liefert. Um dieses Hinderniss zu werden seit 1970 Messungen im Weltraum vorgenommen. sind die Ergebnisse nicht durch die Einflüsse Atmosphäre verfälscht und man bekommt eine Referenz bodengestützten Messungen. Es sind wiederholt einzelne Messungen Raumsonden und Satelliten vorgenommen worden. Seit 1995 führt der Satellit SOHO das Radiometer Virgo mit sich. Auch Messung von der Internationalen Raumstation aus ist geplant. Die Messungen werden "Royal Meteorological Institute of Belgium" koordiniert. Bisherige zeigen daß der Wert um etwa 0 % mit dem 11-jährigen Sonnenzyklus schwankt.

Herleitung der Solarkonstante

Die Sonne hat durch die in ihrem Inneren Fusionsreaktion eine Strahlungsleistung Φ _{e S} von 3 845 · 10 ²⁶ Watt.

Bezogen auf die Oberfläche A _S der Sonne ergibt sich daraus eine Ausstrahlung M _{e S} = Φ _{e S} / A _S von 63 16 · 10 ⁶ W/m ² .

Die Strahlungsleistung der Sonne an der ist gleich der Strahlungsleistung der Hüllkugel um Sonne mit dem Radius r _{e SE} des Abstandes der Sonne von der Erde .

<math>\Phi_{e S} = \Phi_{e SE}</math>.

Die Strahlungsleistung ist für die Hüllkugel Radius des mittleren Erdabstands das Produkt aus Bestrahlungsstärke und Oberfläche dieser Kugel. Damit ergibt

<math>M_{e S} \cdot A_S = E_{e E} A_{SE}</math>.

Umgestellt nach der extraterrestrischen Bestrahlungstärke:

<math>E_{e E} = \frac{M_{e S} \cdot A_S}{A_{SE}}</math>

Die Oberfläche A _S der Sonne errechnet sich aus dem r _S = 696 · 10 ⁶ m der Sonne mit

<math>A_S = 4 \pi r_S^2</math>.

Die Oberfläche A _S der Hüllkugel um die Sonne mit Radius des mittleren Erdabstands r _SE = 149 6 · 10 ⁹ m errechnet sich aus dem Radius r _S = 696 · 10 ⁶ m der Sonne als

<math>A_{SE} = 4 \pi r_{SE}^2</math>.

Eingesetzt in obige Formel ergibt sich extraterrestrische Bestrahlungsstärke der Erde zu:

<math>E_{e E} = \frac{M_{e S} \cdot 4 r_S^2}{4 \pi r_{SE}^2}</math>

gekürzt:

<math>E_{e E} = \frac{M_{e S} \cdot r_S^2}{r_{SE}^2}</math>.

Es ergibt sich:

<math>E_{e E} = E_0 = \frac{M_{e S} r_S^2}{r_{SE}^2}</math>.

Hiermit ergibt sich der Wert für Solarkonstante:

<math>E_0 \approx \frac{63 16 \cdot 10^6\ \mathrm{\frac{W}{m^2}} 696\cdot 10^6\ \mathrm{m}}{149 6 \cdot 10^9\ \mathrm{m}}</math>.

<math>E_0 \approx 1367\ \mathrm{\frac{W}{m^2}}</math>.

Siehe auch: Solarstrahlung Treibhauseffekt Klimakritiker

Weblinks

• http://estirm2.oma.be/solarconstant/solar.html Weltraummessungen der Solarkonstanten seit 1983
• http://remotesensing.oma.be/solarconstant/virgo/diarad_data.htm tägliche Daten der Bestrahlungsstärke

Bücher zum Thema Solarkonstante

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