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우주에서의 태양 복사 (Solar Radiation in Space)

태양에 의해 방사되는 전체 출력의 일부만이 태양으로부터 어느 정도 거리에 있는 우주 공 간에 있는 물체에 부딪친다. 태양 일조강도 (solar irradiance: H0 단위 W/m2)는 태양으로부터의 illumination에 의해 물체에 입사되는 출력밀도이다. 태양의 표면에서 출력밀도는 온도 약 6000K에서의 흑체복사의 출력밀도이고, 태양으로부터의 전체 출력은 이 값에 태양의표면적을 곱한 것이 된다. 그러나 태양으로부터 일정 거리에서 태양으로부터의 전체 출력은훨씬 더 넓은 표면적 위에 퍼지므로, 우주에서 어떤 물체 위에서의 태양 일조강도는 그 물체가 태양으로부터 멀어질수록 감소한다.

태양으로부터 일정 거리에서는 출력이
훨씬 더 넓은 면적에 걸쳐 퍼져 있다.
금성에서의 출력 밀도는 Ho/4πR2 인데,
여기서 R은 금성과 태양 사이의
거리이다.

지표면에서 출력 밀도는 Ho/4πR22인데,
여기서 R은 지구와 태양 사이의
거리이다.

 

태양으로부터 거리 D에 있는 물체 위에서의 태양 일조강도는 태양으로부터의 전체 출력을
태양빛이 떨어지는 표면적으로 나누면 된다. 태양으로부터의 전체 태양 복사는 σT4 에 태양
의 표면적  (4πR2sun) 을 곱하면 되는데,  Rsun 은 태양의 반지름이다. 태양으로부터 빛이 쪼여지
는 표면적은  4πD2이 되는데, 여기서  D는 태양과 물체 사이의 거리이다. 그러므로 물체에
입사되는 태양 조사 강도, H0(W/m2)는 아래 식으로 계산된다.

여기서,
Hsun : 태양 표면에서의 출력밀도(in W/m2)로 Stefan-Boltzmann 흑체 방정식으로 주어짐.
Rsun  : 아래 그림에서와 같이 태양의 반지름(meters)
D : 태양과 물체 사이의 거리

Solar radiation intensity in Space

동일한 크기의 출력이, 거리 D에서는, 훨씬 더 넓은 면적에 퍼지므로태양 복사의 출력밀도는 감소한다.

아래 표는 각 위성에서의 표준 태양 일조강도 값으로 거리를 대입하면 근사값을 구할 수 있다.

Planet Distance (x 109 m) Mean Solar Irradiance (W/m2)
Mercury 57 9116.4
Venus 108 2611.0
Earth 150 1366.1
Mars 227 588.6
Jupiter 778 50.5
Saturn 1426 15.04
Uranus 2868 3.72
Neptune 4497 1.51
Pluto 5806 0.878

 

Further details on the planets are at: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/