Wie viele Lumen hat die Sonne?

Wie viele Lumen hat die Sonne?

Wenn Leute die Frage stellen: „Wie viele Lumen hat die Sonne?“ meistens gibt es eine andere Frage, die sie wirklich zu beantworten versuchen. Die zugrunde liegende Frage mag nur aus allgemeiner Neugier sein, aber normalerweise versuchen wir, ein intuitives Verständnis dafür zu entwickeln, wie viel Licht ein Lumen darstellt. Wir sind bombardiert mit spezifikationen für scheinwerfer, taschenlampen, innen beleuchtung, außen beleuchtung, led-leuchten, wachsen lichter, glühlampen, leuchtstofflampen, halogen, und die liste geht auf und auf. Wir alle haben viel Erfahrung mit der Sonne und wie hell sie unter verschiedenen Umständen ist. Wir versuchen, unsere Erfahrungen mit all diesen Marketingspezifikationen in Verbindung zu bringen. Es kann sehr verwirrend sein.

Ich werde versuchen, eine Reihe dieser zugrunde liegenden Fragen zu klären, indem ich die ursprüngliche Frage auf verschiedene Arten umformuliere und dann Antworten auf diese neuen und hoffentlich hilfreicheren Fragen gebe.

Wie viele Lumen produziert die Sonne?

Eine andere Möglichkeit, dies zu fragen, und die Frage, die wir zuerst beantworten werden, lautet: „Wie viel sichtbares Licht wird insgesamt von der Sonne produziert?“ Ein Lumen ist eine bestimmte Menge an sichtbarem Licht. Die Sonne erzeugt ein breites Spektrum elektromagnetischer Energie. Den ganzen Weg von Radio-, Mikrowellen-, Infrarot-, sichtbaren, ultravioletten, Röntgen-, Gamma- und kosmischen Strahlen. Die Menge des Lumens betrifft jedoch nur das schmale Band des sichtbaren Lichts.

Unter Verwendung von Daten, die von bodengestützten Sonnenteleskopen, Space-Shuttle-Missionen, Satelliten, Höhenforschungsraketen, Höhenflugzeugen und Computermodellen abgeleitet wurden, haben Wissenschaftler und Ingenieure in der Weltraum- und Solarenergiegemeinschaft einen Wert für die durchschnittliche spektrale Bestrahlungsstärke für die Erde standardisiert. Diese Menge, auch als Solarkonstante bekannt, beträgt 1366,1 Watt pro Quadratmeter. Einfach ausgedrückt, so hell ist die Sonne in der Entfernung der Erdumlaufbahn. Eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken, wäre, wenn Sie ein ein Meter mal ein Meter großes Solarpanel auf einem Satelliten hätten, das senkrecht zu den Sonnenstrahlen ausgerichtet und über das gesamte elektromagnetische Spektrum zu 100% effizient wäre, würde es 1.366 Watt Strom produzieren. Das ist ungefähr genug Strom, um einen guten Fön anzutreiben.

Dies gilt jedoch für das gesamte Spektrum der Sonne. Da es sich nur um sichtbares Licht handelt, müssen wir diese Zahl anpassen, um nur das zu berücksichtigen, wofür das Auge empfindlich ist. Der Weg, dies zu tun, besteht darin, entweder das obige Integral zu lösen, oder Sie können einfach mein Wort dafür nehmen. Für unsere Sonne oder einen Stern mit einer schwarzen Körpertemperatur von 5778 K lautet die Antwort 93. Für jedes Watt, das unsere Sonne abgibt, produziert sie 93 Lumen sichtbares Licht. In der Erdumlaufbahn gibt unsere Sonne für jeden Quadratmeter 127.000 Lumen aus. Das ist sehr hell. Kein Wunder, dass es weh tut, in die Sonne zu starren. Holen Sie sich besser eine stilvolle Sonnenbrille und tragen Sie für alle Fälle Sonnencreme auf.

Nun wollen wir den Bereich der Kugel finden, der einen Radius hat, der der Entfernung der Erde von der Sonne entspricht. Mit einem Radius von 92,96 Millionen Meilen, einer astronomischen Einheit oder 149,6 Milliarden Metern, beträgt die Fläche 281.229.000.000.000.000.000.000 oder 281,2 Sextillionen Quadratmeter. Jetzt multiplizieren wir das einfach mit 127.000 Lumen pro Quadratmeter und wir erhalten die Gesamtsumme von 35.730.000.000.000.000.000.000.000.000 Lumen.

Unsere Sonne gibt 35,73 Trillionen Lumen aus. Das ist viel Sonnenlicht und nur ein bisschen heller als der hellste Scheinwerfer. Ich möchte definitiv nicht derjenige sein, der Batterien dafür kauft. Vielleicht könnten wir wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien verwenden… Solar wiederaufladbar!

Wie viele Lumen Sonnenlicht treffen auf die Erde?

Die Größe der Sonne und der Erde im Bild oben in diesem Artikel sind maßstabsgetreu. Der Abstand zwischen ihnen ist jedoch stark komprimiert. Trotzdem ist es offensichtlich, dass die überwiegende Mehrheit des Sonnenlichts nicht auf die Erde trifft. Es kann berechnet werden, indem das Verhältnis der Oberflächen einer Kugel mit einem Radius von 1 AU und eines Kreises mit dem Radius der Erde berechnet wird. Diese Mengen betragen 281,2 Sextillionen Quadratmeter bzw. 127,8 Billionen Quadratmeter. Dieses Verhältnis sagt uns, dass es 2,2 Milliarden Mal mehr Licht gibt, das die Erde nicht trifft als es der Fall ist. Mit diesem Verhältnis können wir berechnen, dass 16, 24 Trillionen Lumen Sonnenlicht auf die Erde treffen.