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地表に降り注ぐ太陽エネルギー

シリーズ現代の天文学 第1巻 人類の住む宇宙 (日本評論社)の267ページに
「地表に降り注ぐ太陽エネルギーは単位面積あたり 150W/m^2 であり、」
とあるのですが、

太陽定数 × (地球の断面積 ÷ 地球の表面積) × 大気を透過する割合
= 1370W/m^2 × (1/4) × 0.7
= 240W/m^2

です。どこが間違っているのでしょう?

A 回答 (5件)

>雲の効果は入っていると思います。


地球の約30%程度は雲の覆われていますが、これにより大気を透過する太陽エネルギーの割合を70%とするのが誤りです。
雲の量が30%あっても全てが吸収あるいは反射するわけでも有りません。また大気そのものによる太陽エネルギーの吸収・反射も有りますし、大気中の塵・水蒸気などによる影響もあります。

下記のサイトでは、
http://www.geocities.jp/stkyjmuseum/take.htm

【日本物理学会誌 36巻1号(1981年)◎エネルギーと地球 竹内均(概要紹介)】
地球に入射する輻射太陽エネルギーは年間5.5x1024Jであるが、34%は反射して宇宙空間へ戻り66%が大気中へ入る。大気中へ入ったエネルギー66%のうち19%が大気に吸収され、海と陸の地表面へ届くのは47%である。

これによると
太陽定数 × (地球の断面積 ÷ 地球の表面積) × 太陽エネルギーが地表に届く割合
= 1370W/m^2 × (1/4) × 0.47
= 161W/m^2

値の違いは、上記の「太陽エネルギーが地表に届く割合」をどれだけ見込むかの違いでしょう。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
おっしゃるように大気と雲による吸収がかなりあるようですね。それについて#1さんへのお礼では否定的なニュアンスで書いてしまいましたが、軽率でした。理科年表にある「反射能」0.30 の内訳とともに↓で確認できました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83% …

お礼日時:2010/05/16 07:45

No.4です。


訂正します

【誤】
地球の約30%程度は雲の覆われていますが、これにより大気を透過する太陽エネルギーの割合を70%とするのが誤りです。

【正】
反射能30%から、大気を透過する太陽エネルギーの割合を70%とするのが誤りです。


追補
反射能を雲・大気などの全ての反射を含んだものとすれば、「シリーズ現代の天文学 第1巻 人類の住む宇宙(日本評論社)の267ページ」で計算された反射能が30%では無いのでは無いでしょうか。いずれにしろ定義が明確でない値で推測しても正確なことは言えないと思います。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。

お礼日時:2010/05/16 07:48

 太陽定数の知識はありませんが、もしかして反射率が抜けているのでは?

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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
投稿してから、質問文の「大気を透過する割合」という表現はよくなかったなと思いました。#1さんへのお礼に書きましたように地球の反射能は 0.3 なのですが、地球の反射能といえば、雲や、それ以外の大気や、海面や地面など、すべての物から反射される割合のことであると思うのですが・・・。

お礼日時:2010/05/15 16:43

わたしは、素人です。


太陽からのエネルギーは、地球の断面積のみで
太陽光線に対して直角な面積のみで計算します。
そうすると
太陽定数 × 地球の断面積 × 大気を透過する割合
のみになります
このときの 1平方メートル あたりの太陽からのエネルギーは、
約 1KW になります。
太陽電池パネルのエネルギー交換効率は、
約 15%(アモルファスタイプ)ですから、
150W平方メートル になります。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
太陽電池パネルの効率はここでは関係ないように思いますが・・・。

お礼日時:2010/05/15 16:35

全然知らなくてすみませんが、


太陽定数 × (地球の断面積 ÷ 地球の表面積)
までは合っているはずので、
「大気を透過する割合(0.7)」の部分の問題としか考えられません、私は。

もしかしたら、斜め入射だと透過の割合が小さくなるとか、雲の要因とか、その辺りじゃないでしょうか。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
理科年表に、地球の反射能として 0.30 という値が載っており、これから透過率は 0.7 であるとしました。斜め入射や雲の効果は入っていると思います。ひょっとすると大気中で吸収される割合を考えるべきなのかな、と今思ったのですが、そうだとすると、吸収率は (240 - 150) / {1370 * (1/4)} = 0.26 で、反射率と同程度になってしまいます・・・。

お礼日時:2010/05/15 16:32

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