Ilość promieniowania słonecznego, jaką otrzymuje Ziemia, jest bardzo ściśle związana z jej odległością od Słońca. I chociaż promieniowanie słoneczne zmieniało się w ciągu jego długiego życia, to odległość Ziemi od Słońca i charakterystyka orbity mają największy wpływ na ilość promieniowania, jakie otrzymuje nasza planeta. Ale nie całe światło słoneczne jest pochłaniane przez Ziemię. Niektóre odbijają się z powrotem w kosmos, zamiast przekształcać się w ciepło.
Prawa odwrotnych kwadratów
Prawo odwrotnego kwadratu jest podstawowym pojęciem w fizyce, które ma zastosowanie do wielu zjawisk, w tym grawitacji, elektrostatyki i propagacji światła. Prawo mówi, że dana wielkość lub intensywność jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od źródła. Na przykład intensywność promieniowania słonecznego na powierzchni Merkurego jest prawie dziewięciokrotnie większa niż na Ziemi, ale Merkury jest tylko około trzy razy bliżej Słońca. Potrojenie odległości do Słońca zmniejsza ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi do jednej dziewiątej poziomu światła na Merkurym.
Wariacje orbitalne
Zgodnie z pierwszym prawem Keplera ruchu planet, prawem orbit, Ziemia porusza się po eliptycznej ścieżce wokół Słońca. Odległość między Ziemią a Słońcem zmienia się nieznacznie w ciągu roku. W aphelium, najdalszej odległości od Słońca, Ziemia jest oddalona o 152 miliony km. Ale w peryhelium, w najbliższej odległości od Słońca, Ziemia jest oddalona o 147 milionów km. W efekcie w ciągu roku ilość światła docierającego do powierzchni Ziemi zmienia się o kilka procent.
Promieniowania słonecznego
Przez lata naukowcy bezpośrednio monitorowali promieniowanie słoneczne za pomocą instrumentów i satelitów, takich jak Total Irradiance Monitor, część misji satelitarnej SORCE. Badania pokazują, że energia słoneczna zmienia się z minuty na minutę i zmienia się drastycznie na przestrzeni tysięcy lat. Te różnice mogą wpływać na zmiany klimatu Ziemi. Plamy słoneczne są również związane z produkcją słoneczną, chociaż nie wiadomo, w jaki sposób. Historyczne zapisy aktywności plam słonecznych wskazują, że energia słoneczna jest wyższa, gdy pojawia się więcej plam słonecznych.
Planetarny Albedo
Naukowcy mogą obliczyć ilość energii słonecznej, jaką Ziemia otrzymuje w danej odległości od Słońca. Ziemia odbija część tego światła w przestrzeń kosmiczną, zmniejszając całkowite zaabsorbowane promieniowanie. Efekt ten określa się terminem albedo, który jest miarą średniej ilości światła odbitego przez obiekt.
Albedo jest mierzone w skali od zera do jednego. Obiekt o albedo równym jeden odbije całe docierające do niego światło, podczas gdy przy zerowym albedo całe światło zostanie pochłonięte. Albedo Ziemi wynosi około 0,39, ale zmiany w czasie, takie jak pokrywa chmur, pokrywy lodowe lub inne cechy powierzchni zmieniają tę wartość.