Солнечное излучение

Измерение электромагнитного излучения

Глобальное распределение приходящей коротковолновой солнечной радиации, усредненное за 1981–2010 годы по данным CHELSA-BIOCLIM+ ^[1]

Щитовой эффект атмосферы Земли на солнечное излучение. Верхнее изображение — среднегодовое солнечное излучение (или инсоляция) в верхней части атмосферы Земли (TOA); нижнее изображение показывает годовую инсоляцию, достигающую поверхности Земли после прохождения через атмосферу. На двух изображениях используется одна и та же цветовая шкала.

Солнечная радиация — это мощность на единицу площади ( поверхностная плотность мощности ), получаемая от Солнца в виде электромагнитного излучения в диапазоне длин волн измерительного прибора. Солнечная радиация измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м ² ) в единицах СИ .

Солнечное излучение часто интегрируется за определенный период времени, чтобы сообщить об энергии излучения, излучаемой в окружающую среду ( джоуль на квадратный метр, Дж/м ² ) за этот период времени. Это интегрированное солнечное излучение называется солнечным излучением , солнечным воздействием , солнечной инсоляцией или инсоляцией .

Интенсивность излучения может быть измерена в космосе или на поверхности Земли после поглощения и рассеивания в атмосфере . Интенсивность излучения в космосе является функцией расстояния от Солнца, солнечного цикла и изменений между циклами. ^[2] Интенсивность излучения на поверхности Земли также зависит от наклона измерительной поверхности, высоты Солнца над горизонтом и атмосферных условий. ^[3] Интенсивность солнечного излучения влияет на метаболизм растений и поведение животных. ^[4]

Изучение и измерение солнечного излучения имеет ряд важных применений, включая прогнозирование выработки энергии солнечными электростанциями , тепловые и холодильные нагрузки зданий, моделирование климата и прогнозирование погоды, пассивное дневное радиационное охлаждение и космические полеты.

Типы

Глобальная карта глобальной горизонтальной радиации ^[5]

Глобальная карта прямого нормального излучения ^[5]

Существует несколько измеряемых типов солнечного излучения.

• Полная солнечная радиация (TSI) — это мера солнечной мощности по всем длинам волн на единицу площади, падающей на верхнюю атмосферу Земли . Она измеряется перпендикулярно входящему солнечному свету. ^[3] Солнечная постоянная — это условная мера средней TSI на расстоянии одной астрономической единицы (AU).
• Прямая нормальная облученность (DNI) или лучевая радиация измеряется на поверхности Земли в заданном месте с элементом поверхности, перпендикулярным направлению Солнца. ^[6] Она исключает рассеянную солнечную радиацию (излучение, которое рассеивается или отражается атмосферными компонентами). Прямая облученность равна внеземной облученности над атмосферой за вычетом атмосферных потерь из-за поглощения и рассеяния . Потери зависят от времени суток (длина пути света через атмосферу зависит от угла возвышения Солнца ), облачности ,содержания влаги и других компонентов . Освещенность над атмосферой также меняется в зависимости от времени года (потому что расстояние до Солнца меняется), хотя этот эффект, как правило, менее значим по сравнению с эффектом потерь на DNI.
• Диффузное горизонтальное излучение (DHI) или диффузное небесное излучение — это излучение на поверхности Земли от света, рассеянного атмосферой. Оно измеряется на горизонтальной поверхности с излучением, исходящим из всех точек неба, за исключением околосолнечного излучения (излучения, исходящего от солнечного диска). ^{[6] [7]} При отсутствии атмосферы DHI почти не было бы. ^[6]
• Глобальная горизонтальная освещенность (GHI) — это общая освещенность от Солнца на горизонтальной поверхности Земли. Это сумма прямой освещенности (после учета солнечного зенитного угла Солнца z ) и рассеянной горизонтальной освещенности: ^[8]

  ${\displaystyle {\text{GHI}}={\text{DHI}}+{\text{DNI}}\times \cos(z)}$

• Глобальное наклонное излучение (GTI) — это общее излучение, полученное на поверхности с определенным наклоном и азимутом, фиксированное или отслеживаемое Солнцем. GTI можно измерить ^[7] или смоделировать из GHI, DNI, DHI. ^{[9] [10] [11]} Часто это эталон для фотоэлектрических электростанций , в то время как фотоэлектрические модули монтируются на фиксированных или отслеживаемых конструкциях.
• Глобальная нормальная энергетическая освещенность (ВНД) — это общая энергетическая освещенность от Солнца на поверхности Земли в заданном месте с элементом поверхности, перпендикулярным Солнцу.

Единицы

Единица СИ для измерения освещенности — ватт на квадратный метр (Вт/м ² = Вт м ⁻² ). Единица измерения инсоляции, часто используемая в солнечной энергетике , — киловатт-часы на квадратный метр (кВт·ч/м ² ). ^[12]

Лэнгли — альтернативная единица измерения инсоляции. Один Лэнгли равен одной термохимической калорий на квадратный сантиметр или 41 840 Дж /м ² . ^[13] 

Облучение в верхних слоях атмосферы

Сферический треугольник для применения сферического закона косинусов для расчета зенитного угла Солнца Θ для наблюдателя на широте φ и долготе λ по знанию часового угла h и склонения Солнца δ . ( δ — широта подсолнечной точки, а h — относительная долгота подсолнечной точки).

Среднегодовое солнечное излучение, достигающее верхней части атмосферы Земли, составляет около 1361  Вт/м ² . Это представляет собой мощность на единицу площади солнечного излучения через сферическую поверхность, окружающую Солнце с радиусом, равным расстоянию до Земли (1 а.е. ). Это означает, что приблизительно круглый диск Земли, если смотреть со стороны Солнца, получает приблизительно стабильные 1361 Вт/м ² в любое время. Площадь этого круглого диска равна π r ² , где r — радиус Земли. Поскольку Земля приблизительно сферическая , она имеет общую площадь , что означает, что солнечное излучение, достигающее верхней части атмосферы, усредненное по всей поверхности Земли, просто делится на четыре, чтобы получить 340 Вт/м ² . Другими словами, усредненное за год и день, атмосфера Земли получает 340 Вт/м ² от Солнца. Эта цифра важна для радиационного воздействия .   ${\displaystyle 4\pi r^{2}}$  

Вывод

Распределение солнечной радиации в верхней части атмосферы определяется сферичностью Земли и параметрами орбиты. Это применимо к любому однонаправленному лучу, падающему на вращающуюся сферу. Инсоляция имеет важное значение для численного прогнозирования погоды и понимания времен года и климатических изменений . Применение к ледниковым периодам известно как циклы Миланковича .

Распределение основано на фундаментальном тождестве из сферической тригонометрии , сферическом законе косинусов : где a , b и c — длины дуг сторон сферического треугольника в радианах. C — угол в вершине, противоположной стороне, которая имеет длину дуги c . Применительно к расчету угла солнечного зенита Θ , к сферическому закону косинусов применяется следующее: $${\displaystyle \cos(c)=\cos(a)\cos(b)+\sin(a)\sin(b)\cos(C)}$$ $${\displaystyle {\begin{aligned}C&=h\\c&=\Theta \\a&={\tfrac {1}{2}}\pi -\varphi \\b&={\tfrac {1}{2}}\pi -\delta \\\cos(\Theta )&=\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(h)\end{aligned}}}$$

Это уравнение можно также вывести из более общей формулы: ^[14] где β — угол от горизонтали, а γ — азимутальный угол . $${\displaystyle {\begin{aligned}\cos(\Theta )=\sin(\varphi )\sin(\delta )\cos(\beta )&+\sin(\delta )\cos(\varphi )\sin(\beta )\cos(\gamma )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(\beta )\cos(h)\\&-\cos(\delta )\sin(\varphi )\sin(\beta )\cos(\gamma )\cos(h)-\cos(\delta )\sin(\beta )\sin(\gamma )\sin(h)\end{aligned}}}$$

${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}}$, теоретическое среднесуточное излучение в верхней части атмосферы, где θ - полярный угол орбиты Земли, θ  = 0 в мартовское равноденствие и θ  = 90° в июньское солнцестояние; φ - широта Земли. Расчет предполагал условия, соответствующие 2000 году  нашей эры: солнечная постоянная S ₀  = 1367 Вт м ⁻² , наклон ε  = 23,4398°, долгота перигелия ϖ = 282,895°, эксцентриситет e  = 0,016704. Контурные метки (зеленые) указаны в единицах Вт м ⁻² .

Расстояние от Земли до Солнца можно обозначить как R _E , а среднее расстояние можно обозначить как R ₀ , приблизительно 1 астрономическая единица (AU). Солнечная постоянная обозначается как S ₀ . Плотность солнечного потока (инсоляция) на плоскость, касательную к сфере Земли, но выше основной массы атмосферы (высота 100 км или более) равна: $${\displaystyle Q={\begin{cases}S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\cos(\Theta )&\cos(\Theta )>0\\0&\cos(\Theta )\leq 0\end{cases}}}$$

Среднее значение Q за день — это среднее значение Q за один оборот или часовой угол , прогрессирующий от h = π до h = −π : $${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}=-{\frac {1}{2\pi }}{\int _{\pi }^{-\pi }Q\,dh}}$$

Пусть h ₀ будет часовым углом, когда Q становится положительным. Это может произойти на восходе Солнца, когда , или для h ₀ как решение или ${\displaystyle \Theta ={\tfrac {1}{2}}\pi }$ $${\displaystyle \sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(h_{o})=0}$$ $${\displaystyle \cos(h_{o})=-\tan(\varphi )\tan(\delta )}$$

Если tan( φ ) tan( δ ) > 1 , то солнце не заходит и солнце уже взошло при h = π , поэтому h _o = π . Если tan( φ ) tan( δ ) < −1 , то солнце не встает и . ${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}=0}$

${\displaystyle {\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}}$почти постоянна в течение дня и может быть вынесена за пределы интеграла

$${\displaystyle {\begin{aligned}\int _{\pi }^{-\pi }Q\,dh&=\int _{h_{o}}^{-h_{o}}Q\,dh\\[5pt]&=S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\int _{h_{o}}^{-h_{o}}\cos(\Theta )\,dh\\[5pt]&=S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}{\Bigg [}h\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h){\Bigg ]}_{h=h_{o}}^{h=-h_{o}}\\[5pt]&=-2S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\left[h_{o}\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h_{o})\right]\end{aligned}}}$$

Поэтому: $${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}={\frac {S_{o}}{\pi }}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\left[h_{o}\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h_{o})\right]}$$

Пусть θ будет обычным полярным углом, описывающим планетарную орбиту . Пусть θ  = 0 в мартовское равноденствие . Склонение δ как функция орбитального положения равно ^{[15] [16]} , где ε — наклон . (Примечание: правильная формула, действительная для любого осевого наклона, равна . ^[17] ) Условная долгота перигелия ϖ определяется относительно мартовского равноденствия, поэтому для эллиптической орбиты: ^[18] или $${\displaystyle \delta =\varepsilon \sin(\theta )}$$ ${\displaystyle \sin(\delta )=\sin(\varepsilon )\sin(\theta )}$ $${\displaystyle R_{E}={\frac {R_{o}(1-e^{2})}{1+e\cos(\theta -\varpi )}}}$$ $${\displaystyle {\frac {R_{o}}{R_{E}}}={\frac {1+e\cos(\theta -\varpi )}{1-e^{2}}}}$$

Зная ϖ , ε и e из астродинамических расчетов ^[19] и S _o из консенсуса наблюдений или теории, можно вычислить для любой широты φ и θ . Из-за эллиптической орбиты и вследствие второго закона Кеплера θ не прогрессирует равномерно со временем. Тем не менее, θ =  0° — это точное время мартовского равноденствия, θ  = 90° — это точное время июньского солнцестояния, θ  = 180° — это точное время сентябрьского равноденствия, а θ  = 270° — это точное время декабрьского солнцестояния. ${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}}$

Упрощенное уравнение для расчета освещенности в определенный день выглядит следующим образом: ^{[20] [21]} $${\displaystyle Q\approx S_{0}\left(1+0.034\cos \left(2\pi {\frac {n}{365.25}}\right)\right)}$$

где n — номер дня в году.

Вариация

Общая солнечная радиация (TSI) ^[22] медленно меняется в десятилетних и более длительных временных масштабах. Изменение в течение солнечного цикла 21 составило около 0,1% (от пика до пика). ^[23] В отличие от более старых реконструкций, ^[24] самые последние реконструкции TSI указывают на увеличение всего лишь примерно на 0,05% - 0,1% между минимумом Маундера 17-го века и настоящим. ^{[25] [26] [27]} Однако современное понимание, основанное на различных линиях доказательств, предполагает, что более низкие значения для вековой тенденции более вероятны. ^[27] В частности, вековая тенденция, превышающая 2 Вт м ^-2, считается крайне маловероятной. ^{[27] [28] [29]} Ультрафиолетовая радиация (EUV) изменяется примерно на 1,5 процента от солнечных максимумов до минимумов для длин волн от 200 до 300 нм. ^[30] Однако, по оценкам косвенных исследований, УФ увеличилось на 3,0% с момента минимума Маундера. ^[31]

Изменения орбиты Земли, приводящие к изменениям потока солнечной энергии в высоких широтах, и наблюдаемые ледниковые циклы.

Некоторые изменения в инсоляции не вызваны солнечными изменениями, а скорее перемещением Земли между перигелием и афелием или изменениями в широтном распределении радиации. Эти орбитальные изменения или циклы Миланковича вызвали изменения яркости до 25% (локально; глобальные средние изменения намного меньше) в течение длительных периодов. Самым последним значительным событием был наклон оси на 24° во время бореального лета вблизи голоценового климатического оптимума . Получение временного ряда для для определенного времени года и определенной широты является полезным приложением в теории циклов Миланковича. Например, в день летнего солнцестояния склонение δ равно наклону  ε . Расстояние от Солнца равно ${\displaystyle {\overline {Q}}^{\mathrm {day} }}$ $${\displaystyle {\frac {R_{o}}{R_{E}}}=1+e\cos(\theta -\varpi )=1+e\cos \left({\frac {\pi }{2}}-\varpi \right)=1+e\sin(\varpi )}$$

Для этого расчета летнего солнцестояния роль эллиптической орбиты полностью заключена в важном продукте , индексе прецессии , чье изменение доминирует над изменениями инсоляции на 65° с.ш., когда эксцентриситет велик. В течение следующих 100 000 лет, при относительно небольших изменениях эксцентриситета, доминируют изменения наклона. ${\displaystyle e\sin(\varpi )}$ 

Измерение

Космическая запись TSI включает измерения более чем десяти радиометров и охватывает три солнечных цикла. Все современные спутниковые приборы TSI используют активную полостную электрическую заместительную радиометрию . Эта техника измеряет электрический нагрев, необходимый для поддержания поглощающей зачерненной полости в тепловом равновесии с падающим солнечным светом, который проходит через прецизионную апертуру калиброванной области. Апертура модулируется с помощью затвора . Для обнаружения долгосрочных изменений солнечной радиации требуются погрешности точности < 0,01%, поскольку ожидаемые изменения находятся в диапазоне 0,05–0,15  Вт/м ² за столетие. ^[32]

Межвременная калибровка

На орбите радиометрические калибровки дрейфуют по таким причинам, как солнечная деградация полости, электронная деградация нагревателя, поверхностная деградация прецизионной апертуры и изменяющиеся поверхностные выбросы и температуры, которые изменяют тепловой фон. Эти калибровки требуют компенсации для сохранения согласованных измерений. ^[32]

По разным причинам источники не всегда соглашаются. Значения TSI эксперимента по солнечной радиации и климату/измерения полной освещенности ( SORCE /TIM) ниже предыдущих измерений, проведенных экспериментом по бюджету радиометра Земли (ERBE) на спутнике бюджета радиации Земли (ERBS), VIRGO на солнечной гелиосферной обсерватории (SoHO) и инструментами ACRIM на миссии Solar Maximum (SMM), спутнике исследования верхней атмосферы (UARS) и ACRIMSAT . Предстартовые наземные калибровки основывались на измерениях на уровне компонентов, а не на системном уровне, поскольку в то время стандарты освещенности не обладали достаточной абсолютной точностью. ^[32]

Стабильность измерений включает экспозицию различных полостей радиометра различным накоплениям солнечного излучения для количественной оценки эффектов деградации, зависящих от экспозиции. Эти эффекты затем компенсируются в конечных данных. Перекрытия наблюдений позволяют вносить поправки как для абсолютных смещений, так и для проверки инструментальных дрейфов. ^[32]

Неопределенности отдельных наблюдений превышают изменчивость освещенности (~0,1%). Таким образом, для вычисления реальных изменений необходимы стабильность прибора и непрерывность измерений.

Долгосрочные дрейфы радиометра могут быть ошибочно приняты за изменения освещенности, которые могут быть неверно истолкованы как влияющие на климат. Примерами служат проблема увеличения освещенности между минимумами цикла в 1986 и 1996 годах, очевидная только в композите ACRIM (но не в модели), и низкие уровни освещенности в композите PMOD во время минимума 2008 года.

Несмотря на то, что ACRIM I, ACRIM II, ACRIM III, VIRGO и TIM отслеживают деградацию с избыточными полостями, остаются заметные и необъяснимые различия в освещенности и моделируемых влияниях солнечных пятен и факелов .

Постоянные несоответствия

Разногласия между перекрывающимися наблюдениями указывают на неразрешенные дрейфы, которые предполагают, что запись TSI недостаточно стабильна, чтобы различать солнечные изменения в десятилетних временных масштабах. Только композит ACRIM показывает увеличение освещенности на ~1  Вт/м ²  между 1986 и 1996 годами; это изменение также отсутствует в модели. ^[32]

Рекомендации по устранению расхождений в приборах включают проверку точности оптических измерений путем сравнения наземных приборов с лабораторными эталонами, например, в Национальном институте науки и технологий (NIST); проверка NIST калибровок площади апертуры с использованием запасных частей от каждого прибора; и применение дифракционных поправок от ограничивающей поле зрения апертуры. ^[32]

Для ACRIM NIST определил, что дифракция от ограничивающей обзор апертуры вносит 0,13% сигнала, не учтенного в трех инструментах ACRIM. Эта коррекция снижает сообщаемые значения ACRIM, приближая ACRIM к TIM. В ACRIM и всех других инструментах, кроме TIM, апертура находится глубоко внутри инструмента, с большей ограничивающей обзор апертурой спереди. В зависимости от дефектов кромки это может напрямую рассеивать свет в полость. Такая конструкция пропускает в переднюю часть инструмента в два-три раза больше света, который должен быть измерен; если этот дополнительный свет не полностью поглощен или рассеян, он создает ошибочно высокие сигналы. Напротив, конструкция TIM размещает прецизионную апертуру спереди, так что входит только желаемый свет. ^[32]

Изменения в других источниках, вероятно, включают ежегодную систематику в данных ACRIM III, которая почти совпадает по фазе с расстоянием от Солнца до Земли, и 90-дневные всплески в данных VIRGO, совпадающие с маневрами космического аппарата SoHO, которые были наиболее заметны во время солнечного минимума 2008 года.

Радиометрическая установка TSI

Высокая абсолютная точность TIM создает новые возможности для измерения климатических переменных. TSI Radiometer Facility (TRF) — это криогенный радиометр , работающий в вакууме с контролируемыми источниками света. L-1 Standards and Technology (LASP) спроектировала и построила систему, завершенную в 2008 году. Она была откалибрована для оптической мощности по первичному оптическому ваттному радиометру NIST, криогенному радиометру, который поддерживает шкалу мощности излучения NIST с погрешностью 0,02% (1 σ ). По состоянию на 2011 год TRF была единственной установкой, которая приблизилась к желаемой погрешности <0,01% для предпусковой проверки солнечных радиометров, измеряющих облученность (а не просто оптическую мощность) на уровнях солнечной мощности и в условиях вакуума. ^[32]

TRF охватывает как эталонный радиометр, так и испытываемый прибор в общей вакуумной системе, которая содержит стационарный, пространственно однородный освещающий луч. Прецизионная апертура с площадью, откалиброванной до 0,0031% (1 σ ), определяет измеряемую часть луча. Прецизионная апертура испытательного прибора располагается в том же месте, без оптического изменения луча, для прямого сравнения с эталоном. Изменяемая мощность луча обеспечивает диагностику линейности, а изменяемый диаметр луча диагностирует рассеяние от различных компонентов прибора. ^[32]

Абсолютные шкалы приборов полета Glory/TIM и PICARD/PREMOS теперь прослеживаются до TRF как по оптической мощности, так и по освещенности. Полученная высокая точность уменьшает последствия любого будущего пробела в записи солнечной освещенности. ^[32]

Переоценка 2011 года

Наиболее вероятное значение TSI, представляющее солнечный минимум, равно1 360,9 ± 0,5 Вт/м 2 ^, что ниже ранее принятого значения1 365 .4 ± 1.3 Вт/м ² , установленное в 1990-х годах. Новое значение получено в результате испытаний SORCE/TIM и радиометрических лабораторных испытаний. Рассеянный свет является основной причиной более высоких значений освещенности, измеренных более ранними спутниками, в которых прецизионная апертура расположена за большей, ограничивающей вид апертурой. TIM использует ограничивающую вид апертуру, которая меньше, чем прецизионная апертура, что исключает этот ложный сигнал. Новая оценка основана на более точных измерениях, а не на изменении солнечной энергии. ^[32]

Разделение относительной доли влияния солнечных пятен и факелов на основе регрессионной модели из данных SORCE/TIM объясняет 92% наблюдаемой дисперсии и отслеживает наблюдаемые тенденции в пределах полосы стабильности TIM. Это согласие дает дополнительные доказательства того, что изменения TSI в первую очередь обусловлены магнитной активностью солнечной поверхности. ^[32]

Неточности приборов добавляют значительную неопределенность в определение энергетического баланса Земли . Энергетический дисбаланс был измерен по-разному (во время глубокого солнечного минимума 2005–2010 гг.)+0,58 ± 0,15 Вт/м ² , ^[33] +0,60 ± 0,17 Вт/м ^{2 [34]} и+0,85 Вт/м ² . Оценки, полученные на основе космических измерений, находятся в диапазоне +3–7  Вт/м ² . Более низкое значение TSI SORCE/TIM уменьшает это расхождение на 1  Вт/м ² . Эта разница между новым более низким значением TIM и более ранними измерениями TSI соответствует воздействию на климат в −0,8  Вт/м ² , что сопоставимо с энергетическим дисбалансом. ^[32]

Переоценка 2014 года

В 2014 году был разработан новый композит ACRIM с использованием обновленной записи ACRIM3. Он добавил поправки на рассеяние и дифракцию, выявленные во время недавнего тестирования в TRF, и два обновления алгоритма. Обновления алгоритма более точно учитывают тепловое поведение инструмента и анализ данных цикла затвора. Они исправили компонент квазигодового паразитного сигнала и увеличили отношение сигнал/шум , соответственно. Чистый эффект этих исправлений снизил среднее значение TSI ACRIM3, не влияя на тренд в композитном TSI ACRIM. ^[35]

Различия между композитами ACRIM и PMOD TSI очевидны, но наиболее значимыми являются тенденции солнечного минимума-минимума во время солнечных циклов 21-23 . ACRIM обнаружил увеличение на +0,037%/десятилетие с 1980 по 2000 год и снижение после этого. PMOD вместо этого показывает устойчивое снижение с 1978 года. Значительные различия также можно увидеть во время пика солнечных циклов 21 и 22. Они возникают из-за того, что ACRIM использует исходные результаты TSI, опубликованные группами спутниковых экспериментов, в то время как PMOD значительно изменяет некоторые результаты, чтобы соответствовать конкретным прокси-моделям TSI. Последствия увеличения TSI во время глобального потепления последних двух десятилетий 20-го века заключаются в том, что солнечное воздействие может быть незначительно более значительным фактором изменения климата, чем представлено в моделях общей циркуляции климата CMIP5 . ^[35]

Излучение на поверхности Земли

Пиранометр , используемый для измерения глобальной освещенности .

Пиргелиометр , установленный на солнечном трекере , используется для измерения прямой нормальной освещенности (или лучевой освещенности).

Среднегодовая солнечная радиация, достигающая верхней части атмосферы Земли, составляет примерно 1361  Вт/м ² . ^[36] Солнечные лучи ослабевают , проходя через атмосферу , оставляя максимальную нормальную поверхностную радиацию примерно 1000  Вт/м ² на уровне моря в ясный день. Когда 1361 Вт/м ² достигает атмосферы (когда Солнце находится в зените в безоблачном небе), прямое солнце составляет около 1050 Вт/м ² , а глобальное излучение на горизонтальной поверхности на уровне земли составляет около 1120 Вт/м ² . ^[37] Последняя цифра включает в себя излучение, рассеянное или переизлученное атмосферой и окружающей средой. Фактическая цифра меняется в зависимости от угла Солнца и атмосферных условий. Игнорируя облака, дневная средняя инсоляция для Земли составляет примерно 6 кВтч/м ² = 21,6 МДж/м ² .

Выход, например, фотоэлектрической панели, частично зависит от угла наклона солнца относительно панели. Одно Солнце — это единица потока мощности , а не стандартное значение для фактической инсоляции. Иногда эту единицу называют Сол, не путать с Солом , означающим один солнечный день . ^[38]

Поглощение и отражение

Спектр солнечного излучения над атмосферой и на поверхности

Часть излучения, достигающего объекта, поглощается, а остальная часть отражается. Обычно поглощенное излучение преобразуется в тепловую энергию , повышая температуру объекта. Однако созданные человеком или естественные системы могут преобразовывать часть поглощенного излучения в другую форму, например, в электричество или химические связи , как в случае фотоэлектрических элементов или растений . Доля отраженного излучения — это отражательная способность объекта или альбедо .

Эффект проекции

Эффект проекции : Один солнечный луч шириной в одну милю падает на землю под углом 90°, а другой — под углом 30°. Косой солнечный луч распределяет свою световую энергию по вдвое большей площади.

Инсоляция на поверхности самая большая, когда поверхность обращена прямо к солнцу (нормальна к нему). По мере того, как угол между поверхностью и Солнцем отклоняется от нормали, инсоляция уменьшается пропорционально косинусу угла ; см. влияние угла Солнца на климат .

На рисунке показан угол между землей и солнечным лучом, а не между вертикальным направлением и солнечным лучом; поэтому уместно использовать синус, а не косинус. Солнечный луч шириной в одну милю падает прямо сверху, а другой — под углом 30° к горизонтали. Синус угла в 30° равен 1/2, тогда как синус угла в 90° равен 1. Поэтому наклонный солнечный луч распространяет свет на вдвое большую площадь. Следовательно, на каждую квадратную милю падает вдвое меньше света.

Этот эффект проекции является основной причиной того, что полярные регионы Земли намного холоднее экваториальных . В среднем за год полюса получают меньше инсоляции, чем экватор, поскольку полюса всегда больше отклонены от Солнца, чем тропики, и, более того, не получают инсоляции вообще в течение шести месяцев своих зим.

Эффект поглощения

При меньшем угле свет также должен проходить через большую атмосферу. Это ослабляет его (поглощением и рассеиванием), еще больше уменьшая инсоляцию на поверхности.

Ослабление регулируется законом Бера-Ламберта , а именно, что пропускание или доля инсоляции, достигающей поверхности, уменьшается экспоненциально в оптической глубине или поглощении (два понятия, отличающиеся только постоянным множителем ln(10) = 2,303 ) пути инсоляции через атмосферу. Для любой заданной короткой длины пути оптическая глубина пропорциональна количеству поглотителей и рассеивателей вдоль этой длины, обычно увеличиваясь с уменьшением высоты. Оптическая глубина всего пути тогда является интегралом (суммой) этих оптических глубин вдоль пути.

Когда плотность поглотителей слоистая, то есть зависит гораздо больше от вертикального, чем горизонтального положения в атмосфере, в хорошем приближении оптическая глубина обратно пропорциональна эффекту проекции, то есть косинусу зенитного угла. Поскольку пропускание уменьшается экспоненциально с увеличением оптической глубины, по мере приближения солнца к горизонту наступает момент, когда поглощение доминирует над проекцией в течение оставшейся части дня. При относительно высоком уровне поглотителей это может быть значительная часть позднего дня, а также раннего утра. Наоборот, при (гипотетическом) полном отсутствии поглощения оптическая глубина остается нулевой на всех высотах солнца, то есть пропускание остается равным 1, и поэтому применяется только эффект проекции.

Карты солнечного потенциала

Оценка и картирование солнечного потенциала на глобальном, региональном и страновом уровнях стали предметом значительного академического и коммерческого интереса. Одной из самых ранних попыток провести комплексное картирование солнечного потенциала для отдельных стран был проект Solar & Wind Resource Assessment (SWERA) ^[39] , финансируемый Программой ООН по окружающей среде и осуществляемый Национальной лабораторией возобновляемой энергии США . Другие примеры включают глобальное картирование, проведенное Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства и другими аналогичными институтами, многие из которых доступны в Глобальном атласе возобновляемой энергии, предоставленном Международным агентством по возобновляемой энергии . В настоящее время существует ряд коммерческих фирм, предоставляющих данные о солнечных ресурсах разработчикам солнечной энергии, включая 3E, Clean Power Research, SoDa Solar Radiation Data, Solargis, Vaisala (ранее 3Tier) и Vortex, и эти фирмы часто предоставляли карты солнечного потенциала бесплатно. В январе 2017 года Всемирный банк запустил Глобальный солнечный атлас , использующий данные Solargis, чтобы обеспечить единый источник высококачественных солнечных данных, карт и слоев ГИС, охватывающих все страны.

• Карты потенциала GHI по регионам и странам (Примечание: цвета на картах не совпадают)
• 
  Африка к югу от Сахары
• 
  Латинская Америка и Карибский бассейн
• 
  Китай
• 
  Индия
• 
  Мексика
• 
  ЮАР

Карты солнечной радиации строятся с использованием баз данных, полученных из спутниковых снимков, например, с использованием видимых изображений со спутника Meteosat Prime. Метод применяется к изображениям для определения солнечной радиации. Одной из хорошо проверенных моделей спутниковой радиации является модель SUNY. ^[40] Точность этой модели хорошо оценена. В целом карты солнечной радиации точны, особенно для глобальной горизонтальной радиации.

Приложения

Солнечная энергия

Солнечный свет переносит лучистую энергию в длинах волн видимого света . Лучистая энергия может быть разработана для производства солнечной энергии .

Данные по солнечному облучению используются для планирования развертывания солнечных энергетических систем . ^[41] Во многих странах данные можно получить из карты инсоляции или из таблиц инсоляции, которые отражают данные за предыдущие 30–50 лет. Различные технологии солнечной энергетики способны использовать различные компоненты общего облучения. В то время как солнечные фотоэлектрические панели способны преобразовывать в электричество как прямое облучение, так и рассеянное облучение, концентрированная солнечная энергия может эффективно работать только при прямом облучении, что делает эти системы пригодными только для мест с относительно низкой облачностью.

Поскольку панели солнечных коллекторов почти всегда устанавливаются под углом к ​​Солнцу, цифры инсоляции должны быть скорректированы, чтобы найти количество солнечного света, падающего на панель. Это предотвратит оценки, которые будут неточно низкими для зимы и неточно высокими для лета. ^[42] Это также означает, что количество солнечного света, падающего на солнечную панель в высоких широтах, не так мало по сравнению с тем, что на экваторе, как могло бы показаться, если бы мы просто учитывали инсоляцию на горизонтальной поверхности. Значения горизонтальной инсоляции варьируются от 800 до 950  кВт·ч/(кВт·п·г) в Норвегии до 2900  кВт·ч/(кВт·п·г) в Австралии . Но правильно наклоненная панель на широте 50° получает 1860  кВт·ч/м² ^/ год по сравнению с 2370 на экваторе. ^[43] Фактически, при ясном небе солнечная панель, размещенная горизонтально на северном или южном полюсе в середине лета, получает больше солнечного света за 24 часа (косинус угла падения равен sin(23,5°) или около 0,40), чем горизонтальная панель на экваторе в равноденствие (средний косинус равен 1/ π или около 0,32).

Фотоэлектрические панели оцениваются в стандартных условиях для определения рейтинга Wp (пиковой мощности) ^[44], который затем может использоваться с инсоляцией, скорректированной с учетом таких факторов, как наклон, слежение и затенение, для определения ожидаемой выходной мощности. ^[45]

Здания

Изменение инсоляции по месяцам; средние значения за 1984–1993 гг. для января (вверху) и апреля (внизу)

В строительстве инсоляция является важным фактором при проектировании здания для конкретного участка. ^[46]

Эффект проекции можно использовать для проектирования зданий, в которых прохладно летом и тепло зимой, путем установки вертикальных окон на стороне здания, обращенной к экватору (южная сторона в северном полушарии или северная сторона в южном полушарии ): это максимизирует инсоляцию в зимние месяцы, когда Солнце находится низко в небе, и минимизирует ее летом, когда Солнце находится высоко. ( Путь Солнца с севера на юг по небу охватывает 47° в течение года).

Гражданское строительство

В гражданском строительстве и гидрологии численные модели стока талых вод используют наблюдения за инсоляцией. Это позволяет оценить скорость, с которой вода выделяется из тающего снежного покрова. Полевые измерения выполняются с использованием пиранометра .

Климатические исследования

Интенсивность излучения играет роль в моделировании климата и прогнозировании погоды . Ненулевое среднее глобальное чистое излучение в верхней части атмосферы указывает на тепловой дисбаланс Земли, вызванный воздействием климата .

Влияние более низкого значения TSI 2014 года на климатические модели неизвестно. Изменение абсолютного уровня TSI на несколько десятых процента обычно считается минимальным последствием для климатических симуляций. Новые измерения требуют корректировки параметров климатической модели.

Эксперименты с моделью GISS 3 исследовали чувствительность производительности модели к абсолютному значению TSI в современную и доиндустриальную эпохи и описали, например, как уменьшение освещенности распределяется между атмосферой и поверхностью, а также влияние на исходящее излучение. ^[32]

Оценка влияния долгосрочных изменений облученности на климат требует большей стабильности инструмента ^[32] в сочетании с надежными глобальными наблюдениями за температурой поверхности для количественной оценки процессов реагирования климата на радиационное воздействие в масштабах десятилетий. Наблюдаемое увеличение облученности на 0,1% приводит к 0,22  Вт/м ² климатическому воздействию, что предполагает переходный климатический ответ в 0,6 °C на Вт/м ² . Этот ответ больше в 2 раза или более, чем в моделях 2008 года, оцененных МГЭИК, возможно, проявляясь в поглощении тепла океаном в моделях. ^[32]

Глобальное похолодание

Измерение способности поверхности отражать солнечное излучение имеет важное значение для пассивного дневного радиационного охлаждения , которое было предложено в качестве метода обращения вспять локального и глобального повышения температуры, связанного с глобальным потеплением . ^{[47] [48]} Для измерения охлаждающей способности пассивной радиационной охлаждающей поверхности необходимо количественно оценить как поглощаемую мощность атмосферного, так и солнечного излучения. В ясный день солнечное излучение может достигать 1000 Вт/м ² с диффузным компонентом от 50 до 100 Вт/м ² . В среднем охлаждающая способность пассивной дневной радиационной охлаждающей поверхности оценивается в ~100-150 Вт/м ² . ^[49]

Космос

Инсоляция является основной переменной, влияющей на равновесную температуру в конструкции космических аппаратов и планетологии .

Измерение солнечной активности и освещенности является проблемой для космических путешествий. Например, американское космическое агентство NASA запустило свой спутник Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) с мониторами солнечной освещенности . ^[2]

Смотрите также

• Портал возобновляемой энергии
• Энергетический портал

• Энергетический бюджет Земли
• Кривая PI (кривая фотосинтеза-облученности)
• Излучение
• Альбедо
• Поток
• Плотность мощности
• Карта Солнца
• Солнечный свет
• Продолжительность солнечного сияния
  • Список городов по продолжительности солнечного сияния

Ссылки

1. Брун, П., Циммерманн, Н.Е., Хари, К., Пеллиссье, Л., Каргер, Д.Н. (препринт): Глобальные климатические предикторы с километровым разрешением для прошлого и будущего. Обсуждение данных по системам науки о Земле. https://doi.org/10.5194/essd-2022-212
2. Майкл Боксвелл, Справочник по солнечной электричеству: простое практическое руководство по солнечной энергетике (2012), стр. 41–42.
3. Stickler, Greg. "Educational Brief - Solar Radiation and the Earth System". Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Архивировано из оригинала 25 апреля 2016 года . Получено 5 мая 2016 года .
4. C.Michael Hogan. 2010. Абиотический фактор. Энциклопедия Земли. Ред. Эмили Моноссон и К. Кливленд. Национальный совет по науке и окружающей среде. Вашингтон, округ Колумбия
5. Всемирный банк. 2017. Глобальный солнечный атлас. https://globalsolaratlas.info
6. "RReDC Glossary of Solar Radiation Resource Terms". rredc.nrel.gov . Получено 25 ноября 2017 г. .
7. "В чем разница между горизонтальным и наклонным глобальным солнечным излучением? - Kipp & Zonen". www.kippzonen.com . Получено 25 ноября 2017 г. .
8. "RReDC Glossary of Solar Radiation Resource Terms". rredc.nrel.gov . Получено 25 ноября 2017 г. .
9. Gueymard, Christian A. (март 2009 г.). «Прямые и косвенные неопределенности в прогнозировании наклонного излучения для приложений солнечной инженерии». Solar Energy . 83 (3): 432–444. Bibcode :2009SoEn...83..432G. doi :10.1016/j.solener.2008.11.004.
10. Сенгупта, Манаджит; Хабте, Арон; Геймар, Кристиан; Уилберт, Стефан; Ренне, Дэйв (01.12.2017). «Справочник по передовой практике сбора и использования данных о солнечных ресурсах для приложений солнечной энергетики: второе издание»: NREL/TP–5D00–68886, 1411856. doi :10.2172/1411856. OSTI  1411856. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
11. Геймар, Крис А. (2015). «Неопределенности в моделях транспозиции и декомпозиции: извлеченные уроки» (PDF) . Получено 17 июля 2020 г.
12. "Solar Radiation Basics". Министерство энергетики США . Получено 23 апреля 2022 г.
13. Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. (17 февраля 2022 г.). «Руководство NIST по СИ, Приложение B.8: Факторы для единиц, перечисленных в алфавитном порядке». SP 811 — Руководство NIST по использованию Международной системы единиц (отчет). Национальный институт стандартов и технологий.
14. "Часть 3: Расчет солнечных углов - ITACA". www.itacanet.org . Получено 21 апреля 2018 г. .
15. "Инсоляция в проекте Azimuth". www.azimuthproject.org . Получено 21 апреля 2018 г. .
16. "Угол склонения - PVEducation". www.pveducation.org . Получено 21 апреля 2018 г. .
17. Ван Бруммелен, Глен (2012). Небесная математика: забытое искусство сферической тригонометрии . Princeton University Press. Bibcode : 2012hmfa.book.....V.
18. Бергер, Андре Л (1978-12-01). «Долгосрочные вариации суточной инсоляции и четвертичные климатические изменения». Журнал атмосферных наук . 35 (12): 2362–2367. Bibcode : 1978JAtS...35.2362B. doi : 10.1175/1520-0469(1978)035<2362:LTVODI>2.0.CO;2 . ISSN  0022-4928.
19. [1] Архивировано 5 ноября 2012 г. на Wayback Machine.
20. Даффи, Джон А.; Бекман, Уильям А. (2013-04-10). Солнечная инженерия тепловых процессов: Duffie/Solar Engineering 4e. Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc. doi :10.1002/9781118671603. ISBN 978-1-118-67160-3.
21. «Солнечная инженерия тепловых процессов» (PDF) .
22. Эксперимент по солнечной радиации и климату, данные по общему солнечному излучению (получено 16 июля 2015 г.)
23. Уилсон, Ричард К.; Х. С. Хадсон (1991). «Светимость Солнца за полный солнечный цикл». Nature . 351 (6321): 42–4. Bibcode :1991Natur.351...42W. doi :10.1038/351042a0. S2CID  4273483.
24. Совет по глобальным изменениям, Комиссия по наукам о Земле, окружающей среде и ресурсам, Национальный исследовательский совет. (1994). Влияние Солнца на глобальные изменения. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press. стр. 36. doi : 10.17226/4778. hdl : 2060/19950005971. ISBN 978-0-309-05148-4.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
25. Wang, Y.-M.; Lean, JL; Sheeley, NR (2005). "Modeling the Sun's magnetic field and irradiance since 1713" (PDF) . The Astrophysical Journal . 625 (1): 522–38. Bibcode :2005ApJ...625..522W. doi :10.1086/429689. S2CID  20573668. Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2012 г.
26. Кривова, NA; Балмаседа, L.; Соланки, SK (2007). «Реконструкция полного солнечного излучения с 1700 года по поверхностному магнитному потоку». Астрономия и астрофизика . 467 (1): 335–46. Bibcode :2007A&A...467..335K. doi : 10.1051/0004-6361:20066725 .
27. Chatzistergos, Theodosios; Krivova, NA; Yeo, KL (2023). «Долгосрочные изменения солнечной активности и освещенности». Журнал атмосферной и солнечно-земной физики . 252 : 106150. arXiv : 2303.03046 . Bibcode : 2023JASTP.25206150C. doi : 10.1016/j.jastp.2023.106150.
28. Йео, КЛ; Соланки, СК; Кривова, НА; Ремпель, М.; Ануша, Л.С.; Шапиро, А.И.; Тагиров, Р.В.; Вицке, В. (16.10.2020). "Самое тусклое состояние Солнца". Geophysical Research Letters . 47 (19). arXiv : 2102.09487 . Bibcode : 2020GeoRL..4790243Y. doi : 10.1029/2020GL090243. ISSN  0094-8276.
29. Локвуд, Майк; Болл, Уильям Т. (2020). «Установление ограничений на долгосрочные изменения в радиации спокойного Солнца и их вклад в общую солнечную радиацию и солнечное радиационное воздействие на климат». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 476 (2238): 20200077. Bibcode : 2020RSPSA.47600077L. doi : 10.1098/rspa.2020.0077. ISSN  1364-5021. PMC 7428030. PMID 32831591  . 
30. Lean, J. (14 апреля 1989 г.). «Вклад вариаций ультрафиолетового излучения в изменения общей освещенности Солнца». Science . 244 (4901): 197–200. Bibcode :1989Sci...244..197L. doi :10.1126/science.244.4901.197. PMID  17835351. S2CID  41756073. 1 процент энергии Солнца излучается в ультрафиолетовом диапазоне длин волн от 200 до 300 нанометров, уменьшение этого излучения с 1 июля 1981 г. по 30 июня 1985 г. составило 19 процентов уменьшения общей освещенности.(19% от общего уменьшения 1/1366 составляет 1,4% уменьшения УФ)
31. Fligge, M.; Solanki, SK (2000). «Спектральное излучение Солнца с 1700 года». Geophysical Research Letters . 27 (14): 2157–2160. Bibcode : 2000GeoRL..27.2157F. doi : 10.1029/2000GL000067 . S2CID  54744463.
32. Копп, Грег; Лин, Джудит Л. (14 января 2011 г.). "Новое, более низкое значение общей солнечной радиации: доказательства и климатическое значение". Geophysical Research Letters . 38 (1): L01706. Bibcode : 2011GeoRL..38.1706K. doi : 10.1029/2010GL045777 .
33. Джеймс Хансен, Макико Сато, Пушкар Хареча и Карина фон Шукманн (январь 2012 г.). «Энергетический дисбаланс Земли». NASA. Архивировано из оригинала 2012-02-04. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )CS1 maint: multiple names: authors list (link)
34. Стивенс, Грэм Л.; Ли, Джуилин; Уайлд, Мартин; Клейсон, Кэрол Энн; Лоэб, Норман; Като, Сейджи; Л'Экуайер, Тристан; Мл., Пол В. Стэкхаус; Лебсок, Мэтью (2012-10-01). «Обновление энергетического баланса Земли в свете последних глобальных наблюдений». Nature Geoscience . 5 (10): 691–696. Bibcode : 2012NatGe...5..691S. doi : 10.1038/ngeo1580. ISSN  1752-0894.
35. Scafetta, Nicola; Willson, Richard C. (апрель 2014 г.). "ACRIM total solar irradiance satellite composite validation versus TSI proxy models". Astrophysics and Space Science . 350 (2): 421–442. arXiv : 1403.7194 . Bibcode :2014Ap&SS.350..421S. doi :10.1007/s10509-013-1775-9. ISSN  0004-640X. S2CID  3015605.
36. Коддингтон, О.; Лин, Дж. Л.; Пилевски, П.; Сноу, М.; Линдхольм, Д. (22 августа 2016 г.). «Климатические данные о солнечном излучении». Бюллетень Американского метеорологического общества . 97 (7): 1265–1282. Bibcode : 2016BAMS...97.1265C. doi : 10.1175/bams-d-14-00265.1 .
37. "Введение в солнечную радиацию". Newport Corporation. Архивировано из оригинала 29 октября 2013 г.
38. Майкл Эллисон и Роберт Шмунк (5 августа 2008 г.). «Технические заметки о солнечном времени на Марсе». NASA . Получено 16 января 2012 г.
39. «Оценка ресурсов солнечной и ветровой энергии (SWERA) | Открытая энергетическая информация».
40. Nonnenmacher, Lukas; Kaur, Amanpreet; Coimbra, Carlos FM (2014-01-01). «Проверка модели прямого нормального излучения SUNY с помощью наземных измерений». Solar Energy . 99 : 246–258. Bibcode : 2014SoEn...99..246N. doi : 10.1016/j.solener.2013.11.010. ISSN  0038-092X.
41. «Определение потребностей в солнечной энергии и планирование количества компонентов».
42. "Концепции гелиостата". redrok.com .
43. Пересчитано на годовую основу из Чарльза Р. Ландау (2017). «Оптимальный наклон солнечных панелей».
44. [2] Архивировано 14 июля 2014 г. на Wayback Machine.
45. "How Do Solar Panels Work?". glrea.org . Архивировано из оригинала 15 октября 2004 года . Получено 21 апреля 2018 года .
46. Нолл, Д. Х. «Взгляд через воду: здания, адаптированные к климату, в Соединенных Штатах и ​​Европе» (PDF) . The Construction Specifier . 57 (2004–11): 50–56. Архивировано из оригинала (PDF) 2009-03-18.
47. Хан, Ди; Фэй, Цзипэн; Ли, Хун; Нг, Бин Фэн (август 2022 г.). «Критерии достижения субокружающего радиационного охлаждения и его пределы в тропическое дневное время». Строительство и окружающая среда . 221 (1): 109281. Bibcode : 2022BuEnv.22109281H. doi : 10.1016/j.buildenv.2022.109281 – через Elsevier Science Direct.
48. Мандей, Джереми (2019). «Борьба с изменением климата посредством радиационного охлаждения». Джоуль . 3 (9): 2057–2060. Bibcode : 2019Joule...3.2057M. doi : 10.1016/j.joule.2019.07.010 . S2CID  201590290.
49. Чэнь, Мэйцзе; Панг, Дэн; Чэнь, Синюй; Янь, Хунцзе; Ян, Юань (2022). «Пассивное дневное радиационное охлаждение: основы, конструкции материалов и применение». EcoMat . 4 . doi : 10.1002/eom2.12153 . S2CID  240331557.

Библиография

• Уилсон, Ричард К.; Х. С. Хадсон (1991). «Светимость Солнца за полный солнечный цикл». Nature . 351 (6321): 42–4. Bibcode :1991Natur.351...42W. doi :10.1038/351042a0. S2CID  4273483.
• «Солнце и климат». Информационный бюллетень Геологической службы США 0095-00 . Получено 21.02.2005 .
• Фукал, Питер и др. (1977). «Влияние солнечных пятен и факелов на солнечную постоянную». Astrophysical Journal . 215 : 952. Bibcode : 1977ApJ...215..952F. doi : 10.1086/155431 .
• Стетсон, Х. Т. (1937). Солнечные пятна и их последствия. Нью-Йорк: McGraw Hill.
• Яскелл, Стивен Хейвуд (31 декабря 2012 г.). Великие фазы Солнца: аргументы в пользу механизма, ответственного за длительные солнечные минимумы и максимумы. Trafford Publishing. ISBN 978-1-4669-6300-9.

Внешние ссылки

• Глобальный солнечный атлас — просмотрите или загрузите карты и слои данных ГИС (глобальные или по странам) долгосрочных средних значений данных о солнечном излучении (опубликовано Всемирным банком, предоставлено Solargis)]
• Solcast - данные о солнечном излучении обновляются каждые 10–15 минут. Последние, живые, исторические и прогнозные, бесплатно для общественного исследовательского использования
• Последние данные об общем солнечном излучении обновляются каждый понедельник.
• Карта солнечной энергетики Сан-Франциско
• Европейская комиссия - Интерактивные карты
• Вчерашняя карта солнечной радиации в Австралии
• Солнечная радиация с использованием Google Maps
• SMARTS , программное обеспечение для расчета солнечной инсоляции для каждой даты/местоположения Земли. Данные и инструменты по солнечным ресурсам
• NASA Поверхностная метеорология и солнечная энергия
• insol: пакет R для инсоляции на сложном рельефе
• Онлайн-калькулятор инсоляции