Fusion reaktioner vid kärnan av solkraft ett cirkulerande flöde av otroliga energier som kulminerar i utsläpp av enorma mängder elektromagnetisk strålning . Spektrat av solen följer allmänt vad som kallas en svartkroppsspektrum, som innehåller en viss mängd ström över en spektral region som sträcker sig från ultraviolett till infrarött . Den form av svartkroppsstrålning är det en relativt enkel process för att beräkna den sol flödestätheten som träffar jorden. Svartkroppsstrålning
Varje föremål avger strålning med en spektral struktur som beror på dess temperatur och andra egenskaper . För en överraskande utbud av objekt , inte de ” andra egenskaper ” inte ändra sin emissionsspektrum mycket . Dessa objekt kallas svartkroppar , och den energi de lägger in i olika våglängder förändras när de värms upp . Du har redan sett detta : brännaren på en elektrisk spis är svart när det är kallt och inte avger någon mätbar synligt ljus . Men eftersom brännaren värmer upp sina färgförändringar -inte eftersom ytan ändrar färg eller förändringar kemiskt eller något sånt – bara för att det är på en högre temperatur . Solen är precis den sortens svart , men – lyckligtvis för allt liv på jorden – det bara ändrar temperatur betydligt med några miljarder år .
Kraft från en Svart
det är en enkel ekvation som beskriver den totala effekten som avges av en svartkropp . Ekvationen kallas Stefan – Boltzmanns lag , och det uttrycks matematiskt som
Styrka = Stefan – Boltzmanns konstant x area x temperatur ^ 4 . Stefan- Boltzmanns konstant är 5,67 x 10-8 W /( m ^ 2 K ^ 4 ) , är området mätt i kvadratmeter , och T mäts i Kelvin . Solens yta är på ca 5800 K , så strålningsflödestäthetenvid ytan av solen ( den effekt i watt som släpps ut från varje kvadratmeter av solen ) är
5,67 x 10 ^ -8 x 5800 ^ 2 = 64 miljoner watt /m ^ 2 , och den totala effekten som avges från solen är 3,9 x 10 ^ 26 watt – . cirka 400 miljoner miljoner miljoner miljoner watt Addera irradians på jorden
igen , lyckligtvis för allt liv på jorden , är planeten inte för nära solen. Det är cirka 150 miljoner kilometer bort . Den energi som matas ut från sön sprids ut i en ständigt expanderande sfär . På jordens omloppsbana , är att energi sprids över ytan av en sfär med en radie på 150 miljoner kilometer . Strålningen , även kallad flödestätheten , högst upp i jordens atmosfär , är lika med
flödestäthet = total effekt /område sfär som innehåller jordens omloppsbana
flödestäthet = 3,9 x 10 ^ 26 watt /. 2,8 x 10 ^ 23 m ^ 2 = 1377 W /m ^ 2
på jordens yta
ytterligare ett sätt livet på jorden hade tur : stämningen filter ut en hel del av den solstrålning som gör sin väg ut till jordens omloppsbana . Det finns inget enkelt sätt att matematiskt beskriva hur atmosfären absorberar solljuset . Specifika atomer och molekyler absorberar specifika våglängder , det finns generella absorption regioner , finns det vissa våglängder som knappt är försvagade alls . Och allt beror på hur mycket atmosfär solljuset råkar vara att gå igenom vid en viss tidpunkt , vilket beror på vinkeln mellan solen och jordytan vid en viss tid och plats . En ” genomsnittlig ” atmosfär kallas en ” luftmassa 1.5 , ” eller AM1.5 , och det minskar sol flödestäthet på 1000 watt /m ^ 2 . Addera