До поступления в атмосферу (1) и в спектре абсолютно черного тела

при температуре 6000^оС (2). Области спектра: УФ – ультрафиолетовая;

В – видимая; ИК – инфракрасная спектральная плотность радиации

дана здесь в Вт/м² для λ = 0,01 мкм [2]

Оно достаточно близко к теоретически полученному распределению энергии в спектре абсолютно черного тела при температуре около 6000 К. Максимум лучистой энергии в солнечном спектре, как и в спектре абсолютно черного тела, приходится на волны с λ = 0,475 мкм, т.е. на зелено-голубые лучи видимой части спектра. Различие наблюдается в ультрафиолетовой части солнечного спектра, где энергия существенно меньше, чем в ультрафиолетовой части спектра абсолютно черного тела при температуре 6000 К.

Таким образом, строго говоря, Солнце не является абсолютно черным телом. Однако температуру 6000 К можно считать близкой к фактической температуре поверхности Солнца [2].

10. Тепловое и лучистое равновесие Земли

Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник тепла для поверхности Земли и ее атмосферы. Радиация, поступающая от звезд и Луны, в 30×10⁶ раз меньше, чем солнечная радиация. Поток тепла из глубин Земли к поверхности в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца. Часть солнечной радиации представляет собой видимый свет. Тем самым Солнце является для Земли источником не только тепла, но и света, важного для жизни на нашей планете.

Лучистая энергия Солнца превращается в тепло частично в самой атмосфере, но главным образом на земной поверхности, где она идет на нагревание верхних слоев почвы и воды, а от них – и воздуха. Нагретая земная поверхность и нагретая атмосфера в свою очередь излучают невидимую инфракрасную радиацию. Отдавая радиацию в мировое пространство, земная поверхность и атмосфера охлаждаются.

Опыт показывает, что средние годовые температуры земной поверхности и атмосферы в любой точке Земли мало меняются от года к году. Если рассматривать температурные условия на Земле за длительные многолетние промежутки времени, то можно принять гипотезу, что Земля находится в тепловом равновесии: приход тепла от Солнца уравновешивается его потерей в космическое пространство.

Но так как Земля (с атмосферой) получает тепло, поглощая солнечную радиацию, и теряет тепло путем собственного излучения, то гипотеза о тепловом равновесии означает одновременно, что Земля находится и в лучистом равновесии: приток коротковолновой радиации к ней уравновешивается отдачей длинноволновой радиации в мировое пространство.

11. Прямая солнечная радиация

Радиацию, приходящую к земной поверхности непосредственно от диска Солнца, называют прямой солнечной радиацией. Солнечная радиация распространяется от Солнца по всем направлениям. Но расстояние от Земли до Солнца так велико, что прямая радиация падает на любую поверхность на Земле в виде пучка параллельных лучей, исходящего как бы из бесконечности. Даже весь земной шар в целом так мал в сравнении с расстоянием до Солнца, что всю солнечную радиацию, падающую на него, без заметной погрешности можно считать пучком параллельных лучей.

Легко понять, что максимально возможное в данных условиях количество радиации получает единица площади, расположенная перпендикулярно к солнечным лучам. На единицу горизонтальной площади придется меньшее количество лучистой энергии.

Основное уравнение расчета прямой солнечной радиации производится по углу падения солнечных лучей, точнее, по высоте стояния Солнца (h): S' = S sin(h); где S' – солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, S – прямая солнечная радиация при параллельных лучах, h – высота солнца.

Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность называют инсоляцией.