Elk object zendt straling met een spectrale structuur die afhangt van de temperatuur en andere eigenschappen . Voor een verrassend scala aan voorwerpen , niet de " andere eigenschappen " niet veranderen hun emissiespectrum veel . Die objecten zijn zwarte lichamen genoemd , en de energie die ze in verschillende golflengtes zetten verandert als ze opwarmen . Je hebt dit al gezien : de brander op een elektrisch fornuis is zwart als het koud is en niet uitzenden meetbare zichtbaar licht . Maar als de brander warmt de kleur verandert niet omdat het oppervlak van kleur verandert of veranderingen chemisch of iets dergelijks - gewoon omdat het bij een hogere temperatuur . De zon is net dat soort zwart lichaam , maar - gelukkig voor al het leven op aarde het verandert alleen de temperatuur sterk om de paar miljard jaar .
Macht van een Zwartelichaamsstraling
Er is een eenvoudige vergelijking die het totale vermogen wordt uitgestraald door een zwart lichaam beschrijft . De vergelijking is de Stefan - Boltzmann wet genoemd , en het is mathematisch kan worden uitgedrukt als
Total Power = Stefan - Boltzmann constante x oppervlakte x temperatuur ^ 4 . De constante van Stefan - Boltzmann is 5,67 x 10-8 W /( m 2 K ^ ^ 4 ) , regio wordt gemeten in vierkante meters , en T wordt uitgedrukt in Kelvin . Oppervlak van de zon is ongeveer 5800 K , zodat de stralende fluxdichtheid aan het oppervlak van de zon (het vermogen in Watt uitgezonden van elke vierkante meter van de zon) is
5,67 x 10 ^ -8 x 5800 ^ 2 = 64 miljoen watt /m ^ 2 , en het totale vermogen uitgezonden door de zon is 3,9 x 10 ^ 26 watt - . ongeveer 400 miljoen miljoen miljoen miljoen watt
Bestralingssterkte bij Aarde
Nogmaals, gelukkig voor al het leven op aarde , de planeet niet te dicht bij de zon. Het is op ongeveer 150 miljoen kilometer . De energie-output van de zon strekt zich uit in een steeds groter gebied . Op baan van de aarde , wordt die energie verspreid over het oppervlak van een bol met een straal van 150 miljoen kilometer . De bestraling , ook wel de fluxdichtheid , op de top van de atmosfeer van de Aarde, is gelijk aan fluxdichtheid
= totaal vermogen /oppervlakte van bol met de aardbaan
fluxdichtheid = 3,9 x 10 ^ 26 watt /. 2.8 x 10 ^ 23 m ^ 2 = 1.377 W /m ^ 2
op het aardoppervlak
nog een manier leven op aarde had geluk : de sfeer filters een groot deel van de zonnestraling die zijn weg maakt naar de aardbaan . Er is geen gemakkelijke manier om wiskundig te beschrijven op welke wijze de atmosfeer absorbeert zonlicht . Specifieke atomen en moleculen absorberen bepaalde golflengten , er algemene absorptie gebieden , zijn er bepaalde golflengtes die nauwelijks verzwakt helemaal . En dat alles hangt af van hoeveel de atmosfeer van de zon gebeurt te gaan door op een gegeven moment , die afhankelijk is van de hoek tussen de zon en de oppervlakte van de aarde op een bepaalde tijd en plaats. Een "gemiddelde" sfeer is een " luchtmassa 1.5 , " of AM1.5 genoemd , en het vermindert de zonne flux tot 1000 Watt /m ^ 2 .