关于太阳常数介绍

[拼音]：taiyang changshu

[外文]：solar constant

地球在日地平均距离处时，和太阳光垂直的大气上界单位面积每单位时间所接收的所有波长的太阳辐射总能量。它常以S 表示，其值为1.96(±0.01)卡/(厘米2·分)或1367(±7)瓦/米2。太阳常数是研究地球大气辐射平衡(见辐射差额)和热量平衡的基础数据，用于动力气象学、气候学、天气学、大气物理学等的研究之中，在航天科学、太阳能利用和环境科学等许多领域中，也要用到它。

辐射能量随波长的分布叫光谱，或分光辐射谱，其单位为瓦/（米2·微米）。太阳光谱很宽，但其能量主要集中在可见光和红外波段(见图)，如0.2～10.0微米波段的辐射占辐射总能量的99.9％，其中0.3～3.0微米波段的占97％左右。因此，测量太阳常数时所利用的波段并不太宽。

因为太阳常数是大气上界的数据，实际上无法将仪器送到这样的高度直接测量，只能在高山上或利用飞机、气球、火箭、人造卫星进行测量，然后订正和理论推算，在消除大气对太阳辐射数据的影响后，才能得出比较近似的结果。在高山测站用太阳分光辐射仪测量太阳辐射强度随波长的分布时，可以测量0.295～2.5微米波段的太阳辐射光谱，经大气吸收订正和日地平均距离订正后，就可推算出大气上界的太阳常数。其优点是可以进行长期稳定的观测，数据可靠性高，但因紫外辐射和红外辐射部分被臭氧层和水汽等吸收，难以准确订正。在高空用飞机、气球、火箭测量，可以尽量减少大气的影响，高度越高，订正的量越小。一般在60～100公里以上测量时，便可以不进行大气吸收订正，只经过日地平均距离订正即可。其不足之处是观测次数少，又须对飞行器上的仪器姿态加以订正，所以精度也不很高。

造成测量误差主要有以下几个因素：

（1）早期使用的分光仪的分辨率较低。

（2）大气吸收订正所依据的理论和假设条件不同。

（3）20世纪50年代以前存在着两种不同的辐射测量标尺。

20世纪初，美国史密森天文台的C.G.艾博特等人开始了太阳常数的测量工作。1954年，F.S.约翰逊根据50年代以前的地面观测资料，得出 S＝2.00卡/(厘米2·分)（1396瓦/米2），曾被广泛采用。1957年多伦多国际辐射委员会根据当时多方面资料的综合分析， 建议在整理国际地球物理年资料时统一采用S＝1.98卡/(厘米2·分) 这一数据。以后根据不同的观测资料和订正方法， 得出不同的 S值如：1.95、 1.94、1.97卡/(厘米2·分)。1981年10月在墨西哥召开的世界气象组织仪器和观测方法委员会第八次会议上，通过了太阳常数取值为S＝1.96卡/（厘米2·分）的建议。

太阳常数是否变化，其幅度有多大，仍未完全研究清楚。太阳活动对辐射引起的瞬间变化（如太阳耀斑引起的辐射增强）主要集中在紫外波段，其能量很小，至少比太阳常数小四个数量级，完全可以忽略。关于太阳常数长周期的变化，根据美国史密森天文台半个多世纪的观测资料分析，其变化在 1％以内，即在观测精度的范围之内。根据1969～1975年的观测资料，其变化也不大于0.75％。太阳常数是否有更长期的变化，仍有待于证实。

参考书目

1. G.W.帕尔特里奇、C.M.R.普拉特著，吕达仁等译:《气象学和气候学中的辐射过程》，科学出版社，北京，1981。(G.W.Paltridge，C.M.R.Platt，Radiative Processes in Meteorology andClimatology，Elsevier Scien-tific Publ.，Amsterdam，1976.)
2. O.R.White，ed.，The Solar Output andIts Variation，Colorado Associated Univ.Press，Boulder，1977.

参考文章

• 太阳常数是什么？新能源技术