Fotocredit:Comstock/Getty Images.

De hoeveelheid zonne-energie die de aarde bereikt, is nauw verbonden met de afstand van de planeet tot de zon. Terwijl de totale productie van de zon gedurende haar 4,6 miljard jaar durende geschiedenis fluctueerde, zijn de geometrie van de baan van de aarde en de veranderende afstand tot de zon de dominante factoren die de intensiteit van de zonnestraling aan ons oppervlak beheersen. Slechts een deel van die binnenkomende energie wordt geabsorbeerd; de rest wordt terug de ruimte in gereflecteerd, waardoor het klimaat op de planeet wordt beïnvloed.

Omgekeerde kwadratenwet

De omgekeerde kwadratenwet, een hoeksteen van de natuurkunde, stelt dat de intensiteit van een puntbron afneemt met het kwadraat van de afstand tot die bron. Toegepast op zonnestraling betekent dit dat als de afstand tot de zon zou worden gehalveerd, de ontvangen intensiteit zou verviervoudigen. Mercurius staat bijvoorbeeld grofweg drie keer dichter bij de zon dan de aarde, en ontvangt als gevolg daarvan bijna negen keer de zonnestroom die onze planeet bereikt.

Orbitale variaties

De eerste wet van Kepler beschrijft de baan van de aarde als een ellips, niet als een perfecte cirkel. Als gevolg hiervan schommelt de scheiding tussen aarde en zon tussen een maximum (aphelium) van ongeveer 152 miljoen kilometer en een minimum (perihelium) van ongeveer 147 miljoen kilometer. Deze verschuiving van 3 procent in afstand vertaalt zich in een vergelijkbare variatie in de zonne-energie die in de loop van een jaar op het aardoppervlak arriveert.

Bewaking van zonnestraling

Sinds het einde van de 20e eeuw hebben instrumenten in de ruimte – met name de Total Irradiance Monitor aan boord van de satelliet Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) – de totale stralingssterkte van de zon met ongekende precisie gevolgd. Uit deze metingen blijkt dat de zonne-opbrengst fluctueert op tijdschalen van minuten tot millennia, en dat de magnetische activiteit van de zon (bijvoorbeeld zonnevlekken) gecorreleerd is met bescheiden maar meetbare veranderingen in de totale stralingssterkte.

Planetaire Albedo

Albedo kwantificeert het deel van het binnenkomende zonlicht dat een oppervlak terug de ruimte in reflecteert. Het varieert van 0 (perfecte absorptie) tot 1 (perfecte reflectie). Het gemiddelde albedo van de aarde bedraagt ​​ongeveer 0,39, wat betekent dat ruwweg 39% van de invallende zonne-energie wordt gereflecteerd, grotendeels door wolken, ijs en heldere landoppervlakken. Variaties in de bewolking, de omvang van het ijs en de eigenschappen van het landoppervlak kunnen deze waarde veranderen, waardoor de netto energie die door de planeet wordt geabsorbeerd, wordt gemoduleerd.