De hoeveelheid zonnestraling die de aarde ontvangt, hangt nauw samen met de afstand tot de zon. En hoewel de output van de zon gedurende het lange leven varieert, hebben de afstand van de aarde tot de zon en de baankarakteristieken het grootste effect op de hoeveelheid straling die onze planeet ontvangt. Maar niet al het zonlicht wordt door de aarde opgenomen. Sommigen worden weerkaatst in de ruimte in plaats van te worden omgezet in warmte.

Inverse Square Law

De omgekeerde kwadratische wet is een fundamenteel begrip in de natuurkunde dat van toepassing is op vele verschijnselen, waaronder zwaartekracht, elektrostatica en de voortplanting van licht. De wet stelt dat een gegeven hoeveelheid of intensiteit omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tot de bron. De intensiteit van zonnestraling op het oppervlak van Mercurius is bijvoorbeeld bijna negen keer zo groot als die van de aarde, maar Mercurius is slechts ongeveer drie keer dichter bij de zon. De afstand tot de zon verdrievoudigen vermindert de hoeveelheid straling die het aardoppervlak bereikt tot een negende van het lichtniveau op Mercurius.

Orbitale variaties

Volgens Kepler's eerste wet van planetaire beweging, de wet van banen, de aarde beweegt zich in een elliptisch pad rond de zon. De afstand tussen de aarde en de zon varieert lichtjes gedurende het jaar. Bij aphelion, de verste afstand van de zon, is de aarde 152 miljoen km verderop. Maar op het perihelium, de dichtstbijzijnde afstand van de zon, is de aarde 147 miljoen km verderop. Dientengevolge verandert het aantal lichten dat het aardoppervlak bereikt het hele jaar door met een paar procent.

Zonnestraling

Door de jaren heen hebben wetenschappers zonnestraling rechtstreeks gecontroleerd met behulp van instrumenten en satellieten. zoals de Total Irradiance Monitor, onderdeel van de SORCE-satellietmissie. Studies tonen aan dat de output van de zon van minuut tot minuut varieert en drastisch verandert gedurende duizenden jaren. Deze variaties kunnen van invloed zijn op veranderingen in het klimaat van de aarde. Zonnevlekken hebben ook te maken met zonne-energie, hoewel niet wordt begrepen hoe. Historische gegevens over de zonnevlekactiviteit geven aan dat de zonne-energieopbrengst hoger is wanneer er meer zonnevlekken zijn.

Planetaire Albedo

Wetenschappers kunnen berekenen hoeveel zonne-energie de aarde ontvangt op een bepaalde afstand van de zon. De aarde reflecteert een deel van dit licht de ruimte in, waardoor de totale geabsorbeerde straling wordt verminderd. Dit effect wordt beschreven door de term albedo, wat een maat is voor de gemiddelde hoeveelheid licht die door een object wordt gereflecteerd.

Albedo wordt op een schaal van nul tot één gemeten. Een voorwerp met een albedo van één zou al het licht dat het bereikt reflecteren, terwijl bij nul albedo, al het licht zou worden geabsorbeerd. Albedo van de aarde is ongeveer 0,39, maar veranderingen in de tijd zoals wolkendekking, ijskappen of andere oppervlaktekenmerken veranderen deze waarde.