Die Menge der Sonnenstrahlung, die die Erde erhält, hängt sehr stark von ihrer Entfernung von der Sonne ab. Und obwohl sich die Leistung der Sonne im Laufe ihrer langen Lebensdauer verändert hat, haben die Entfernung der Erde von der Sonne und die Umlaufbahneigenschaften den größten Einfluss auf die Strahlungsmenge, die unser Planet erhält. Aber nicht alles Sonnenlicht wird von der Erde absorbiert. Ein Teil wird zurück in den Weltraum reflektiert, anstatt in Wärme umgewandelt zu werden.
Inverses quadratisches Gesetz
Das inverse quadratische Gesetz ist ein grundlegendes Konzept in der Physik, das auf viele Phänomene wie Schwerkraft, Elektrostatik und Lichtausbreitung anwendbar ist. Das Gesetz besagt, dass eine gegebene Größe oder Intensität umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung von der Quelle ist. Zum Beispiel ist die Sonnenstrahlung auf der Oberfläche von Merkur fast neunmal so intensiv wie die der Erde, aber Merkur ist der Sonne nur etwa dreimal näher. Die Verdreifachung der Entfernung zur Sonne verringert die Strahlungsmenge, die die Erdoberfläche erreicht, auf ein Neuntel der Lichtstärke auf Merkur.
Orbitale Variationen
Nach Keplers erstem Gesetz der Planetenbewegung, dem Gesetz der Umlaufbahnen, bewegt sich die Erde auf einer elliptischen Bahn um die Sonne. Der Abstand zwischen Erde und Sonne variiert im Laufe des Jahres leicht. Im Aphel, der größten Entfernung von der Sonne, ist die Erde 152 Millionen km entfernt. Aber im Perihel, der nächsten Entfernung von der Sonne, ist die Erde 147 Millionen km entfernt. Infolgedessen ändert sich die Lichtmenge, die die Erdoberfläche erreicht, im Laufe des Jahres um einige Prozent.
Sonnenstrahlung
Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler die Sonnenstrahlung mit Instrumenten und Satelliten wie dem Total Irradiance Monitor, einem Teil der SORCE-Satellitenmission, direkt überwacht. Studien zeigen, dass die Sonnenleistung von Minute zu Minute variiert und sich über Jahrtausende drastisch ändert. Diese Schwankungen können Veränderungen des Erdklimas beeinflussen. Sonnenflecken hängen auch mit der Sonnenleistung zusammen, obwohl nicht verstanden wird, wie. Historische Aufzeichnungen der Sonnenfleckenaktivität zeigen, dass die Sonnenleistung höher ist, wenn mehr Sonnenflecken vorhanden sind.
Planetarische Albedo
Wissenschaftler können berechnen, wie viel Sonnenenergie die Erde in einem bestimmten Abstand von der Sonne erhält. Die Erde reflektiert einen Teil dieses Lichts in den Weltraum, wodurch die absorbierte Gesamtstrahlung reduziert wird. Dieser Effekt wird mit dem Begriff Albedo beschrieben, der ein Maß für die durchschnittliche Lichtmenge ist, die von einem Objekt reflektiert wird.
Albedo wird auf einer Skala von null bis eins gemessen. Ein Objekt mit einer Albedo von eins würde alles Licht, das es erreicht, reflektieren, während bei einer Albedo von null alles Licht absorbiert würde. Die Albedo der Erde beträgt etwa 0,39, aber Veränderungen im Laufe der Zeit wie Wolkenbedeckung, Eiskappen oder andere Oberflächenmerkmale ändern diesen Wert.