Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung bezeichnet die elektromagnetische Strahlung, die von der Sonne ausgeht. Sie umfasst ein breites Spektrum von Radiowellen bis Gammastrahlen, wobei der Großteil der Energie im sichtbaren Licht und im nahen Infrarot liegt. Die Sonnenoberfläche hat eine Temperatur von etwa 5778 Kelvin, was das Spektrum dominiert. Die gesamte Sonnenleistung beträgt rund 3,8 × 10^26 Watt; in der Entfernung zur Erde entspricht die mittlere eingestrahlte Leistung der Solarkonstante etwa 1361 W/m².

Die spektrale Verteilung der Sonnenstrahlung lässt sich grob durch ein Schwarzkörperspektrum beschreiben. In der Erdatmosphäre wird sie jedoch durch Absorption (vor allem Ozon, Wasserdampf, CO2) und durch Streuung verändert. Etwa 40–50 Prozent der einfallenden Strahlung erreicht die Erdoberfläche direkt; der Rest wird diffus oder absorbiert. UV-Bereich wird stark durch die Ozonschicht abgeschirmt. Ohne Atmosphäre läge der größte Teil der Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,5 μm; das Spektrum reicht ungefähr von 0,3 bis 4 μm im relevanten Bereich.

Die Atmosphäre beeinflusst die Sonnenstrahlung wesentlich. Direkt einfallende Strahlung hängt vom Sonnenstand ab; diffuse Strahlung entsteht durch Streuung. Wolken, Aerosole und Oberflächenreflexion verändern das Strahlungsbudget eines Ortes. Sonnenstrahlung treibt Klima- und Energiekreisläufe an und ist die Grundlage der Photosynthese.

Anwendungen und Bedeutung: Solarenergie (Photovoltaik, solarthermische Nutzung) sowie Klimaforschung und Fernerkundung basieren auf Messungen der Sonnenstrahlung. Größenordnungen werden in W/m² angegeben; Messnetze erfassen direkte, diffuse und spektrale Strahlung. UV-Strahlung kann Haut- und Augenrisiken verursachen; Schutzmaßnahmen sind sinnvoll.

Variabilität: Die Gesamtleistung variiert mit dem 11-Jahres-Sonnenzyklus und der Erd-Sonne-Distanz. Langfristig beeinflusst die Sonnenaktivität das Klima. Kurzzeitige Ereignisse wie Flares senden hochenergetische Strahlung aus, die die obere Atmosphäre vorübergehend beeinflusst.