Heeft afstand invloed op de zonnestraling die de planeet ontvangt?

De hoeveelheid zonnestraling die de aarde ontvangt, hangt nauw samen met de afstand tot de zon. En hoewel de output van de zon gedurende haar lange levensduur varieerde, hebben de afstand van de aarde tot de zon en de baankenmerken het grootste effect op de hoeveelheid straling die onze planeet ontvangt. Maar niet al het zonlicht wordt door de aarde geabsorbeerd. Een deel wordt terug de ruimte in gereflecteerd in plaats van te worden omgezet in warmte.

De inverse kwadratenwet is een fundamenteel concept in de natuurkunde dat van toepassing is op veel verschijnselen, waaronder zwaartekracht, elektrostatica en de voortplanting van licht. De wet stelt dat een gegeven hoeveelheid of intensiteit omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tot de bron. De intensiteit van zonnestraling op het oppervlak van Mercurius is bijvoorbeeld bijna negen keer die van de aarde, maar Mercurius staat slechts ongeveer drie keer dichter bij de zon. Door de afstand tot de zon te verdrievoudigen, neemt de hoeveelheid straling die het aardoppervlak bereikt af tot een negende van het lichtniveau op Mercurius.

Volgens Kepler's eerste wet van planetaire beweging, de baanwet, beweegt de aarde in een elliptische baan rond de zon. De afstand tussen de aarde en de zon varieert enigszins gedurende het jaar. Bij aphelion, de verste afstand van de zon, is de aarde 152 miljoen km verwijderd. Maar in het perihelium, de kortste afstand van de zon, is de aarde 147 miljoen km verwijderd. Als gevolg hiervan verandert de hoeveelheid licht die het aardoppervlak bereikt het hele jaar door met een paar procent.

Door de jaren heen hebben wetenschappers zonnestraling direct gevolgd met behulp van instrumenten en satellieten zoals de Total Irradiance Monitor, onderdeel van de SORCE-satellietmissie. Studies tonen aan dat de output van zonne-energie van minuut tot minuut varieert en drastisch verandert in de loop van duizenden jaren. Deze variaties kunnen veranderingen in het klimaat op aarde beïnvloeden. Zonnevlekken zijn ook gerelateerd aan zonne-output, hoewel het niet duidelijk is hoe. Historische gegevens over zonnevlekkenactiviteit geven aan dat de zonne-output hoger is wanneer er meer zonnevlekken zijn.

Wetenschappers kunnen de hoeveelheid zonne-output berekenen die de aarde ontvangt op een bepaalde afstand van de zon. De aarde reflecteert een deel van dit licht de ruimte in, waardoor de totale geabsorbeerde straling wordt verminderd. Dit effect wordt beschreven met de term albedo, een maat voor de gemiddelde hoeveelheid licht die door een object wordt gereflecteerd.

Albedo wordt gemeten op een schaal van nul tot één. Een object met een albedo van één zou al het licht reflecteren dat het bereikt, terwijl bij nul albedo al het licht zou worden geabsorbeerd. Het albedo van de aarde is ongeveer 0,39, maar veranderingen in de loop van de tijd, zoals bewolking, ijskappen of andere oppervlaktekenmerken, veranderen deze waarde.