陽光

陽光

概述

中國大陸四川樂山某高校，一個陽光照射下的花壇 在英國北愛爾蘭鄧斯坦伯城堡穿過雲照射的陽光。

太陽光，廣義的定義是來自太陽所有頻譜的電磁輻射。在地球，陽光顯而易見是當太陽在地平線之上，經過地球大氣層過濾照射到地球表面的太陽輻射，則稱為日光。

當太陽輻射沒有被雲遮蔽，直接照射時通常被稱為陽光，是明亮的光線和輻射熱的組合。世界氣象組織定義「日照時間」是指一個地區直接接收到的陽光輻照度在每平方公尺120瓦特以上。

陽光照射的時間可以使用陽光錄影機、全天空輻射計或日射強度計來記錄。陽光需要8.3分鐘才能從太陽抵達地球。

直接照射的陽光亮度效能約有每瓦特93流明的輻射通量，其中包括紅外線、可見光和紫外線。明亮的陽光對地球表面上提供的照度大約是每平方米100,000流明或 100,000勒克司。陽光是光合作用的關鍵因素，對於地球上的生命至關重要。

計算

若要計算抵達地面的陽光數量，不僅要計算地球在黃道上的軌道位置，還有地球大氣層造成的衰減，都需要考慮在內。在地球大氣層外的太陽照度（Eext），使用在一年內的日數（dn）修正橢圓軌道的數值是：

𝐸 s c

𝐸 e x t [ 1 + 0.034 ⋅ cos ⁡ ( 2 𝜋 d n − 3 365 ) ] ,

此處，在1月1日dn=1，1月2日dn=2，在2月1日dn=32，依此類推。在這個算式中使用dn-3，是因為在現在，地球最接近太陽的近日點通過時間是1月3日，因此Eext的最大值必須對應的出現在每年的1月3日。

太陽照度常數（Esc）相當於128×103 lx。直接照射的正常照度（Edn），修正大氣層衰減的影響後是：

𝐸 d n

𝐸 e x t 𝑒 − 𝑐 𝑚 ,

此處c是大氣層的消光係數，m是相對的光學氣團。

太陽常數 1903年藍利的測輻射熱移的紀錄，使用的錯誤的太陽常數值：2.54卡/分/平方公分。 在大氣層頂的太陽輻照度光譜，橫座標是以線性尺度的波數來描繪的。

太陽常數是在1天文單位（大約相當於地球到太陽的平均距離）的距離，且垂直於太陽輻射平面的單位面積上，測量到來自太陽的電磁輻射的總通量。在地球大氣層外的表面測量太陽的輻照度，可以和使用平方反比定律推導出的太陽常數來比較和調整，推導出在1天文單位上的太陽常數。

太陽常數不只是可見光，它包含了全部類型的太陽輻射，他大概的數值是每平方米1.366千瓦（1.366 kW/m²） 。在大氣層頂部實際測量的輻照度因為日地距離的變化，在一年中約有6.91%的變化（從1月初的1.412kW/m²到7月初的1.321kW/m²），而通常在每一天的變化量小於千分之一。因此，整個地球（地球的截面積是127,400,000平方公里）得到的能量是1.740×1017 W±ˇ3.5%。長期下來，太陽常數是會變化的（參見太陽活動），但是在一年當中的變化量遠小於因為橢圓軌道的距離變化造成的太陽輻照度的變化。這個平均數值，1.366kW/m²，相當於每平方公分每分鐘1.96卡，或是每分鐘1.96蘭利（Ly）。

地球接收的總輻攝取決於地球的截面積（π·RE²），但是因為自轉為使這些能量分散在整個表面積（4·π·RE²）。再考慮到太陽光入射的角度，和任何時刻都有半個地球表面不會被陽光照到，因此平均的太陽入射輻射量通常不會超過太陽常數的四分之一（大約是342W/m²）。而在任何給定的時刻，在地球的表面上的某個位置接收的太陽輻射量，取決該位置的緯度和大氣層的狀態。

太陽常數不僅是可見光的部分，還包括太陽光中所有波長的電磁輻射（參見電磁頻譜）。它與太陽的視星等，-26.8等，也有關聯，雖然太陽的視星等只以太陽的可見光輻射做基礎，但太陽常數和太陽的視星等是描述太陽視亮度的兩種方法。

在1884年，塞繆爾·彭爾龐特·蘭利在加州的惠特尼山企圖測量太陽常數，他在一天的不同時刻來讀取資料，希望能消除大氣吸收造成的影響。但是，他得到的2.903kW/m²依然是太大的數值。在1902年至1957年間，查理斯·艾博特和其他人在不同的高度上測量出太陽常數在1.322和1.465kW/m²之間。艾伯特證明蘭利的數據被錯誤的引用並作了更正，他的結果改成在1.89和2.22卡（1.318至1.548kW/m²）之間，這種變化似乎是來自太陽而不是地球大氣層。

從太陽看地球的角直徑大約是1/11,000弧度，意思是從太陽看地球的立體角大約是1/140,000,000球面度。因此，地球獲得的能量是太陽輻射能量的20億分之一，換言之太陽輻射的能量大約是3.86×1026瓦。

太陽系內的陽光強度

太陽系內不同天體接收到的陽光強度與太陽距離的平方成反比，下面的表粗略的比較了太陽系內每個行星接收到的強度（資料來自[1]）：

行星 近日點 - 遠

來源

• 太陽光

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校對記錄

• 2026-05-05 誤報排除：「世界氣象組織定義『日照時間』是指一個地區直接接收到的陽光輻照度在每平方公尺120瓦特以上」這句有明顯錯誤；日照時間的通用門檻通常是太陽直接輻照度達 120 W/m²，但原文把它說成「陽光輻照度」且表述不精確，易誤導。
• 2026-05-05 確認錯誤：「太陽照度常數（Esc）相當於128×103 lx」數值明顯錯誤；太陽常數約 1361 W/m²，不是照度 128×10^3 lx，且太陽常數與勒克司不能這樣直接等同。 → 正確：太陽常數約為1361 W/m²（歷史上常見近似值約1.366 kW/m²）；不能等同為128×10^3 lx。
• 2026-05-05 確認錯誤：「太陽常數...在大氣層頂部實際測量的輻照度...一年中約有6.91%的變化（從1月初的1.412kW/m²到7月初的1.321kW/m²）」數值有誤；地日距離造成的年變化幅度約 6.9% 可接受，但 1.412 與 1.321 kW/m² 這兩個數值及其對應月份不準確，且通常太陽常數採約 1361 W/m²。 → 正確：太陽常數常用近似值約1.366 kW/m²（即1366 W/m²，現代值約1361 W/m²）；由地日距離引起的年變化約6.9%是合理的，但原文所列1月初1.412 kW/m²與7月初1.321 kW
• 2026-05-05 確認錯誤：「因此，整個地球...得到的能量是1.740×1017 W±ˇ3.5%」這裡數值與單位都有問題；地球截獲的太陽功率約為 1.74×10^17 W，但「±ˇ3.5%」是明顯排版/數字錯誤，且此處不應寫成不明符號的誤差。 → 正確：地球截獲的太陽功率約為1.74×10^17 W；原文中的「±ˇ3.5%」屬明顯排版/符號錯誤。
• 2026-05-05 確認錯誤：「太陽常數」段落中引用蘭利與艾博特的測量數值多處可疑；例如 2.903 kW/m²、1.322–1.465 kW/m² 與後面換算都與常見歷史記載不一致，且『證明...結果改成在1.89和2.22卡』的表述也不精確。 → 正確：相關歷史測量數值與表述有可疑之處；常見歷史記載中蘭利與艾博特的結果不應直接寫成原文所示的2.903 kW/m²、1.322–1.465 kW/m²及後續換算。
• 2026-05-05 確認錯誤：「從太陽看地球的角直徑大約是1/11,000弧度」明顯錯誤；地球從太陽看去的角直徑約為 0.0093 弧度，約 1/107，並非 1/11,000。連帶後面的立體角估算也因此不正確。 → 正確：地球從太陽看去的角直徑約0.0093弧度，約1/107弧度，不是1/11,000弧度；後續立體角估算亦因此不正確。
• 2026-05-05 確認錯誤：「這個平均數值，1.366kW/m²，相當於每平方公分每分鐘1.96卡，或是每分鐘1.96蘭利」數值錯誤；1.366 kW/m² 換算約為 1.96 cal/cm²/min 這部分接近，但『1.96蘭利』的單位對應不對，蘭利是 cal/cm²，不是『每分鐘』。 → 正確：1.366 kW/m²約等於1.96 cal/cm²/min；但蘭利（Ly）是能量面密度單位，1 Ly = 1 cal/cm²，不應寫成「每分鐘1.96蘭利」。