太陽光が地球に届く量

地表に到達する太陽エネルギーの量は、座標によって変わり、気象によって変化します。 また、風や波など、いろいろな形態で存在しますが、地球に到達する太陽エネルギーの全体の数量は簡単に計算できます。

地点によっては、昼や夜、雲や雨によって変化しますが、地球全体でとらえれば、常に地球の断面積に入射していることになります。

入射光の量は、地球と太陽との距離によってきまり、具体的には1.37kW/ m2です。 この値に地球の断面積をかければ、地球に入射する太陽エネルギーの全体の数量がでます。

太陽から、一定量のエネルギーが放射されているので、その一定量が地球と太陽の距離を通過するから、エネルギー総数は太陽との距離の2乗に逆比例します。

地球に入射する太陽光の全てが地表まで到達するわけではなく、一部は、大気中に存在する雲や塵などに反射され、一部はオゾンやCO2、水などの分子や雲、塵などによって吸収されます。

最大は反射による直達光の減少で、反射率は30パーセントとされています。

結局のところ、太陽から地表への直達光は50パーセントとなりますが、吸収された光が再放射され一部が地表へ到達する寄与は長波長放射と呼ばれ、これが地球の温室効果の源でありますが、長波が長すぎるために、このエネルギーを太陽電池に利用することはできません。

これは、地球規模で見た太陽エネルギーの到達量であり、その面積の基準は、太陽光に直角な面で、その意味は赤道上地点の正午の値に対応します。

一方、ある地点と時刻の太陽エネルギーの到達量は、緯度と時刻による太陽高度の影響や、夜に陽射し無くなる影響など、その気象によって変化し減少します。

日本で年間に入射する総量は、約1200kW/ m2で、この値は日本の真夏正午の日照が1kW/ m2なので、これが1200時間入射することにほぼ等しいので、1年は8760時間あるので、日照に換算すると全時間の7分の1の日照時間があることになります。

地球に入射する太陽光は、大気や土壌、海などにおいて、吸収と反射を繰り返し、雨や風、波や光合成に利用されるなど、様々な自然げんしょうを引き起こしています。

そして、こうしたすべての自然現象がエネルギー資源として利用されています。 太陽光で人為的に発生させる自然現象の他に、資源量として最大なのは地熱であり、地球はいずれ宇宙に熱を放出して、月と同じように固化するわけですが、保有熱量は膨大です。

その次に大きいのは直達太陽光で、風力、バイオマスと次ぎ、直達太陽光は、現在人類が消費しているエネルギー全体の五千倍になり、風力60倍、バイオマスは20倍に及びます。