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太空中的太阳辐射

太阳所发出的总功率中只有一小部分会撞击到和太阳有一定距离的空间物体上。太阳辐照度(H0,单位是W/m2 )是太阳照射到物体上的功率密度。在太阳表面,功率密度相当于约6000K的黑体,其总功率是该数值乘以太阳表面积。但是,在和太阳有一定距离的地方,来自太阳的总功率散布在更大的虚拟天球体表面积上,因此,当物体远离太阳移动时,此物体的太阳辐照度会降低。

 

和太阳之间距离为D的物体所接收到的太阳辐照度,可以通过将太阳发出的总功率除以太阳光落在其上的虚拟天球体表面积而得到。太阳所发出的总辐射由σT4乘以太阳的表面积(4πRsun2)得出,其中Rsun是太阳的半径。这些来自太阳的辐射功率将落在表面积为4πD2的虚拟天球体上,其中D是物体到太阳的距离。因此,入射到此物体上的太阳辐照度H0(单位是W/m2)为:

其中:

Hsun是由斯特藩-玻尔兹曼黑体公式得出的太阳表面功率密度(单位是W/m2);

Rsun是太阳的半径,单位是米,如下图所示;

D是该物体到太阳的距离,单位是米,如下图所示。

Solar radiation intensity in Space

对于和太阳之间距离为D的物体来说,等量的功率散步在更大的面积上,因此辐射密度也随之降低。在下面的太阳表面辐射密度计算中,Hsun为64 × 106 W/m2,太阳半径Rsun为695 × 106 m。

下表给出了每颗行星的太阳辐照度标准值,但是通过输入距离,你可以得到一个近似值。因为每颗行星的轨道是椭圆形而不是线性的,所以其和太阳的距离也随时变化。例如,国际天文学联合会将日地距离定义为149,597,870,700(149.5978707 × 109)米1 ,但是其实际距离由152.10 × 109米到147.10 × 109米不等。

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

 

更多有关行星的详细信息,请访问: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/