Количество солнечной радиации, которую получает Земля, очень тесно связано с ее расстоянием от Солнца. И хотя солнечная энергия менялась в течение долгого времени жизни, расстояние от Земли до Солнца и орбитальные характеристики имеют наибольшее влияние на количество излучения, которое получает наша планета. Но не весь солнечный свет поглощается Землей. Некоторые отражаются обратно в космос, а не превращаются в тепло.
Закон обратных квадратов
Закон обратных квадратов - это фундаментальное понятие в физике, которое применяется ко многим явлениям, включая гравитацию, электростатику и распространение света. Закон гласит, что данная величина или интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. Например, интенсивность солнечной радиации на поверхности Меркурия почти в девять раз больше, чем у Земли, но Меркурий только примерно в три раза ближе к Солнцу. Увеличение расстояния до Солнца втрое уменьшает количество радиации, достигающей поверхности Земли, до одной девятой уровня света на Меркурии.
Орбитальные вариации
Согласно первому закону движения планет Кеплера, закону орбит, Земля движется по эллиптической траектории вокруг Солнца. Расстояние между Землей и Солнцем незначительно меняется в течение года. В афелии, самом дальнем от Солнца расстоянии, Земля находится на расстоянии 152 миллионов км. Но в перигелии, самом близком расстоянии от Солнца, Земля находится на расстоянии 147 миллионов км. В результате в течение года количество света, достигающего поверхности Земли, изменяется на несколько процентов.
Солнечная радиация
На протяжении многих лет ученые непосредственно отслеживали солнечную радиацию, используя инструменты и спутники, такие как Total Irradiance Monitor, часть спутниковой миссии SORCE. Исследования показывают, что солнечная энергия меняется каждую минуту и резко меняется в течение тысяч лет. Эти вариации могут влиять на изменения климата Земли. Солнечные пятна также связаны с солнечной энергией, хотя неизвестно, как именно. Исторические записи активности солнечных пятен показывают, что солнечная энергия выше, когда солнечных пятен больше.
Планетарная Альбедо
Ученые могут рассчитать количество солнечной энергии, которую Земля получает на заданном расстоянии от Солнца. Земля отражает часть этого света в космос, уменьшая общее поглощенное излучение. Этот эффект описывается термином альбедо, который является мерой среднего количества света, отраженного объектом.
Альбедо измеряется по шкале от нуля до единицы. Объект с альбедо, равным единице, будет отражать весь свет, достигающий его, в то время как при нулевом альбедо весь свет будет поглощаться. Альбедо Земли составляет около 0,39, но изменения со временем, такие как облачный покров, ледяные шапки или другие особенности поверхности, изменяют это значение.