الإشعاع الشمسي

يتحدد توزيع الإشعاع الشمسي في أعلى الغلاف الجوي بكروية الأرض ومعاملات مدارها. وينطبق هذا على أي شعاع أحادي الاتجاه يسقط على كرة دوارة. يُعدّ الإشعاع الشمسي أساسيًا للتنبؤ العددي بالطقس وفهم الفصول والتغيرات المناخية . ويُعرف تطبيقه على العصور الجليدية بدورات ميلانكوفيتش .

يعتمد التوزيع على متطابقة أساسية من حساب المثلثات الكروية ، وهي قانون جيب التمام الكروي : $${\displaystyle \cos(c)=\cos(a)\cos(b)+\sin(a)\sin(b)\cos(C)}$$ حيث a و b و c هي أطوال أقواس أضلاع مثلث كروي، مُقاسة بالراديان. C هي الزاوية عند رأس المثلث المقابل للضلع الذي طول قوسه c . عند تطبيق ذلك على حساب زاوية سمت الشمس Θ ، ينطبق ما يلي على قانون جيب التمام الكروي: $${\displaystyle {\begin{aligned}C&=h\\c&=\Theta \\a&={\tfrac {1}{2}}\pi -\varphi \\b&={\tfrac {1}{2}}\pi -\delta \\\cos(\Theta )&=\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(h)\end{aligned}}}$$

ويمكن اشتقاق هذه المعادلة أيضًا من صيغة أكثر عمومية: ^{[ 15 ]}$${\displaystyle {\begin{aligned}\cos(\Theta )=\sin(\varphi )\sin(\delta )\cos(\beta )&+\sin(\delta )\cos(\varphi )\sin(\beta )\cos(\gamma )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(\beta )\cos(h)\\&-\cos(\delta )\sin(\varphi )\sin(\beta )\cos(\gamma )\cos(h)-\cos(\delta )\sin(\beta )\sin(\gamma )\sin(h)\end{aligned}}}$$ حيث β هي زاوية من الأفقي و γ هي زاوية السمت الشمسي .

اشتقاق جيب تمام زاوية سمت الشمس،${\displaystyle \cos(\Theta )}$كما يتوفر في المقالة المتعلقة بزاوية السمت الشمسي طريقة تعتمد على تحليل المتجهات بدلاً من حساب المثلثات الكروية .

يمكن التعبير عن المسافة بين الأرض والشمس بالرمز RE _، ومتوسط ​​المسافة بينهما بالرمز R₀ _، أي ما يقارب وحدة فلكية واحدة (AU). ويُرمز للثابت الشمسي بالرمز S₀ _. أما كثافة التدفق الشمسي (الإشعاع الشمسي الساقط) على مستوى مماس لسطح الأرض، ولكن فوق معظم الغلاف الجوي (على ارتفاع 100  كم أو أكثر) فهي: $${\displaystyle Q={\begin{cases}S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\cos(\Theta )&\cos(\Theta )>0\\0&\cos(\Theta )\leq 0\end{cases}}}$$

متوسط ​​Q على مدار يوم واحد هو متوسط ​​Q على مدار دورة واحدة، أو زاوية الساعة التي تنتقل من h = π إلى h = −π : $${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}=-{\frac {1}{2\pi }}{\int _{\pi }^{-\pi }Q\,dh}}$$

لنفترض أن _h₀ هي زاوية الساعة التي تصبح عندها Q موجبة. قد يحدث هذا عند شروق الشمس عندما${\displaystyle \Theta ={\tfrac {1}{2}}\pi }$أو بالنسبة لـ h ₀ كحل لـ $${\displaystyle \sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\cos(h_{o})=0}$$ أو $${\displaystyle \cos(h_{o})=-\tan(\varphi )\tan(\delta )}$$

إذا كان tan( φ ) tan( δ ) > 1 ، فإن الشمس لا تغرب، وتكون قد أشرقت بالفعل عند h = π ، وبالتالي h₀ = π . أما إذا كان tan( φ ) tan( δ ) < −1 ، _فإن الشمس لا تشرق.${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}=0}$.

${\displaystyle {\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}}$تكون ثابتة تقريبًا على مدار اليوم، ويمكن أخذها خارج التكامل

$${\displaystyle {\begin{aligned}\int _{\pi }^{-\pi }Q\,dh&=\int _{h_{o}}^{-h_{o}}Q\,dh\\[5pt]&=S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\int _{h_{o}}^{-h_{o}}\cos(\Theta )\,dh\\[5pt]&=S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}{\Bigg [}h\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h){\Bigg ]}_{h=h_{o}}^{h=-h_{o}}\\[5pt]&=-2S_{o}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\left[h_{o}\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h_{o})\right]\end{aligned}}}$$

لذلك: $${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}={\frac {S_{o}}{\pi }}{\frac {R_{o}^{2}}{R_{E}^{2}}}\left[h_{o}\sin(\varphi )\sin(\delta )+\cos(\varphi )\cos(\delta )\sin(h_{o})\right]}$$

لنفترض أن θ هي الزاوية القطبية التقليدية التي تصف مدار كوكب . ولنفترض أن θ  =  0 عند الاعتدال الربيعي . الانحراف δ كدالة لموقع المدار هو ^{[ 16 ] [ 17 ]}$${\displaystyle \delta =\varepsilon \sin(\theta )}$$ حيث ε هي زاوية الميل . (ملاحظة: الصيغة الصحيحة، الصالحة لأي ميل محوري، هي${\displaystyle \sin(\delta )=\sin(\varepsilon )\sin(\theta )}$[ ^{18 ]} ) يتم تعريف خط الطول التقليدي للحضيض ϖ بالنسبة إلى الاعتدال الربيعي، لذلك بالنسبة للمدار الإهليلجي ^{: [ 19 ]}$${\displaystyle R_{E}={\frac {R_{o}(1-e^{2})}{1+e\cos(\theta -\varpi )}}}$$ أو $${\displaystyle {\frac {R_{o}}{R_{E}}}={\frac {1+e\cos(\theta -\varpi )}{1-e^{2}}}}$$

بمعرفة ϖ و ε و e من حسابات الديناميكا الفلكية ^{[ 20 ]} و S _o من توافق الملاحظات أو النظرية،${\displaystyle {\overline {Q}}^{\text{day}}}$يمكن حسابها لأي خط عرض φ و θ . وبسبب المدار الإهليلجي، ونتيجةً لقانون كبلر الثاني ، لا تتغير θ بانتظام مع الزمن. ومع ذلك، فإن θ  =  0° هي بالضبط وقت الاعتدال الربيعي في مارس، و θ  =  90° هي بالضبط وقت الانقلاب الصيفي في يونيو، و θ  =  180° هي بالضبط وقت الاعتدال الربيعي في سبتمبر، و θ  =  270° هي بالضبط وقت الانقلاب الشتوي في ديسمبر.

المعادلة المبسطة للإشعاع الشمسي في يوم معين هي: ^{[ 21 ] [ 22 ]}$${\displaystyle Q\approx S_{0}\left(1+0.034\cos \left(2\pi {\frac {n}{365.25}}\right)\right)}$$

حيث يمثل n رقم يوم من أيام السنة.

يتغير إجمالي الإشعاع الشمسي (TSI) ^{[ 23 ]} ببطء على مدى عقود وما فوق. وبلغ التغير خلال الدورة الشمسية 21 حوالي 0.1% (من ذروة إلى ذروة). ^{[ 24 ]} وعلى عكس عمليات إعادة البناء القديمة، ^{[ 25 ]} تشير أحدث عمليات إعادة بناء إجمالي الإشعاع الشمسي إلى زيادة تتراوح بين 0.05% و0.1% فقط بين الحد الأدنى لموندر في القرن السابع عشر والوقت الحاضر. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} ومع ذلك، يشير الفهم الحالي القائم على أدلة متنوعة إلى أن القيم المنخفضة للاتجاه العلماني هي الأرجح. ^{[ 28 ]} وعلى وجه الخصوص، يُعتبر الاتجاه العلماني الذي يزيد عن 2 واط/ ^{م² غير مرجح للغاية. [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} ويتغير الإشعاع فوق البنفسجي (EUV) بنسبة 1.5% تقريبًا من ذروة الإشعاع الشمسي إلى أدنى مستوياته، وذلك لأطوال موجية تتراوح بين 200 و300  نانومتر. ^{[ 31 ]} ومع ذلك، قدرت دراسة غير مباشرة أن الأشعة فوق البنفسجية قد زادت بنسبة 3.0% منذ الحد الأدنى لموندر. ^{[ 32 ]}

لا تُعزى بعض الاختلافات في الإشعاع الشمسي إلى تغيرات شمسية، بل إلى حركة الأرض بين نقطتي الحضيض والأوج ، أو إلى تغيرات في التوزيع العرضي للإشعاع. وقد تسببت هذه التغيرات المدارية، أو دورات ميلانكوفيتش، في اختلافات في الإشعاع تصل إلى 25% (محليًا؛ أما متوسط ​​التغيرات العالمية فهو أقل بكثير) على مدى فترات طويلة. وكان آخر حدث مهم هو ميل محور الأرض بمقدار 24 درجة خلال فصل الصيف الشمالي قرب ذروة المناخ في الهولوسين . (الحصول على سلسلة زمنية لـ${\displaystyle {\overline {Q}}^{\mathrm {day} }}$يُعدّ تحديد وقتٍ مُعيّن من السنة، وخط عرضٍ مُعيّن، تطبيقًا مُفيدًا في نظرية دورات ميلانكوفيتش. على سبيل المثال، عند الانقلاب الصيفي، يكون الميل δ مساويًا للميل المحوري ε . وتكون المسافة من الشمس هي  $${\displaystyle {\frac {R_{o}}{R_{E}}}=1+e\cos(\theta -\varpi )=1+e\cos \left({\frac {\pi }{2}}-\varpi \right)=1+e\sin(\varpi )}$$

في حساب الانقلاب الصيفي هذا، يكمن دور المدار الإهليلجي بالكامل داخل المنتج المهم${\displaystyle e\sin(\varpi )}$مؤشر التبادر ، الذي يهيمن تغيره على تغيرات الإشعاع الشمسي عند خط عرض 65°  شمالاً عندما يكون الانحراف المداري كبيراً. أما خلال المئة ألف سنة التالية، ومع كون تغيرات الانحراف المداري صغيرة نسبياً، فإن تغيرات الميل المحوري هي التي تهيمن.

يتضمن سجل الإشعاع الشمسي الكلي الفضائي قياسات من أكثر من عشرة أجهزة قياس إشعاع، ويغطي ثلاث دورات شمسية. تستخدم جميع أجهزة قياس الإشعاع الشمسي الكلي الحديثة على متن الأقمار الصناعية تقنية قياس الإشعاع الكهربائي بالاستبدال في تجويف نشط . تقيس هذه التقنية التسخين الكهربائي اللازم للحفاظ على تجويف أسود ماص في حالة توازن حراري مع ضوء الشمس الساقط الذي يمر عبر فتحة دقيقة ذات مساحة معايرة. يتم تعديل الفتحة بواسطة مصراع . تتطلب دقة القياس هامش خطأ أقل من  0.01% للكشف عن تغيرات الإشعاع الشمسي على المدى الطويل، لأن التغيرات المتوقعة تتراوح بين 0.05 و0.15  واط/م² ^لكل قرن. ^{[ 33 ]}

يمتص الجسم جزءًا من الإشعاع، بينما ينعكس الجزء المتبقي. عادةً ما يتحول الإشعاع الممتص إلى طاقة حرارية ، مما يزيد من درجة حرارة الجسم. مع ذلك، تستطيع الأنظمة، سواءً كانت من صنع الإنسان أو طبيعية، تحويل جزء من الإشعاع الممتص إلى شكل آخر، كالكهرباء أو الروابط الكيميائية ، كما هو الحال في الخلايا الكهروضوئية أو النباتات . تُعرف نسبة الإشعاع المنعكس بمعامل انعكاس الجسم أو بياضه .

تكون كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطح ما في أعلى مستوياتها عندما يكون هذا السطح مواجهًا للشمس مباشرةً (عموديًا عليها). ومع تغير الزاوية بين السطح والشمس عن الوضع العمودي، يقل الإشعاع الشمسي بما يتناسب مع جيب تمام الزاوية ؛ انظر تأثير زاوية الشمس على المناخ .

في الشكل، الزاوية الموضحة هي الزاوية بين الأرض وشعاع الشمس، وليست بين الاتجاه الرأسي وشعاع الشمس؛ لذا فإن الجيب هو الأنسب وليس جيب التمام. يصل شعاع شمس عرضه ميل واحد من فوق الرأس مباشرة، وآخر بزاوية 30 درجة مع الأفقي. جيب الزاوية 30 درجة يساوي  نصف، بينما جيب الزاوية 90 درجة يساوي  واحدًا. لذلك، ينشر شعاع الشمس المائل الضوء على ضعف المساحة. وبالتالي، يسقط نصف كمية الضوء على كل ميل مربع.

يُعدّ تأثير الإسقاط هذا السبب الرئيسي وراء كون المناطق القطبية للأرض أبرد بكثير من المناطق الاستوائية . ففي المتوسط ​​السنوي، تتلقى المناطق القطبية كمية أقل من الإشعاع الشمسي مقارنةً بالمناطق الاستوائية، لأنها دائمًا ما تكون مائلة بعيدًا عن الشمس أكثر من المناطق المدارية، كما أنها لا تتلقى أي إشعاع شمسي على الإطلاق خلال الأشهر الستة الأولى من فصل الشتاء في كل منهما.

عند زاوية سقوط أقل، يجب أن يقطع الضوء مسافة أطول عبر الغلاف الجوي. وهذا يُضعفه (عن طريق الامتصاص والتشتت) مما يقلل من الإشعاع الشمسي على السطح.

يخضع التوهين لقانون بير-لامبرت ، الذي ينص على أن نفاذية الإشعاع الشمسي الواصل إلى السطح تتناقص أُسّيًا مع العمق البصري أو الامتصاص (يختلف المفهومان بمعامل ثابت ln(10) = 2.303 ) لمسار الإشعاع الشمسي عبر الغلاف الجوي. بالنسبة لأي طول قصير مُحدد من المسار، يتناسب العمق البصري طرديًا مع عدد المواد الماصة والمشتتة على طول ذلك المسار، ويزداد عادةً مع انخفاض الارتفاع. وبالتالي، فإن العمق البصري للمسار بأكمله هو مجموع هذه الأعماق البصرية على طول المسار.

عندما تكون كثافة المواد الماصة متدرجة، أي أنها تعتمد بشكل أكبر على الموقع الرأسي في الغلاف الجوي مقارنةً بالموقع الأفقي، فإن العمق البصري، تقريبًا، يتناسب عكسيًا مع تأثير الإسقاط، أي مع جيب تمام زاوية السمت. وبما أن النفاذية تتناقص أُسّيًا مع ازدياد العمق البصري، فمع اقتراب الشمس من الأفق، تصل إلى نقطة يهيمن فيها الامتصاص على الإسقاط لبقية اليوم. ومع وجود مستوى عالٍ نسبيًا من المواد الماصة، قد يمتد هذا التأثير لجزء كبير من أواخر فترة ما بعد الظهر، وكذلك من ساعات الصباح الباكر. في المقابل، في حالة الغياب التام (الافتراضي) للامتصاص، يظل العمق البصري صفرًا عند جميع ارتفاعات الشمس، أي أن النفاذية تظل تساوي  1، وبالتالي لا ينطبق سوى تأثير الإسقاط.

حظي تقييم ورسم خرائط إمكانات الطاقة الشمسية على المستويات العالمية والإقليمية والوطنية باهتمام أكاديمي وتجاري كبير. ومن أوائل المحاولات لإجراء رسم خرائط شاملة لإمكانات الطاقة الشمسية في كل دولة على حدة مشروع تقييم موارد الطاقة الشمسية والرياح (SWERA) ^{[ 43 ]} ، الممول من برنامج الأمم المتحدة للبيئة والذي نفذه المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) . وتوفر وكالة ناسا بيانات لخرائط إمكانات الطاقة الشمسية العالمية من خلال تجربة CERES ومشروع POWER . كما تتوفر خرائط عالمية من العديد من المعاهد المماثلة على الأطلس العالمي للطاقة المتجددة الذي توفره الوكالة الدولية للطاقة المتجددة . ويوجد حاليًا عدد من الشركات التجارية التي تقدم بيانات موارد الطاقة الشمسية لمطوري مشاريع الطاقة الشمسية، بما في ذلك 3E، وClean Power Research، وSoDa Solar Radiation Data، وSolargis، وVaisala (المعروفة سابقًا باسم 3Tier)، وVortex، وغالبًا ما تقدم هذه الشركات خرائط إمكانات الطاقة الشمسية مجانًا. أطلق البنك الدولي أطلس الطاقة الشمسية العالمي في يناير 2017، باستخدام البيانات التي قدمتها شركة Solargis، لتوفير مصدر واحد لبيانات الطاقة الشمسية عالية الجودة والخرائط وطبقات نظم المعلومات الجغرافية التي تغطي جميع البلدان.

• خرائط إمكانات الإشعاع الشمسي العالمي حسب المنطقة والبلد (ملاحظة: الألوان غير متسقة عبر الخرائط)
• 
  أفريقيا جنوب الصحراء
• 
  أمريكا اللاتينية ومنطقة البحر الكاريبي
• 
  الصين
• 
  الهند
• 
  المكسيك
• 
  جنوب أفريقيا

تُنشأ خرائط الإشعاع الشمسي باستخدام قواعد بيانات مستمدة من صور الأقمار الصناعية، مثل الصور المرئية من القمر الصناعي ميتيوسات برايم. تُطبق طريقة معينة على هذه الصور لتحديد الإشعاع الشمسي. يُعد نموذج جامعة ولاية نيويورك (SUNY) أحد النماذج الموثوقة والمعتمدة لتحويل بيانات الأقمار الصناعية إلى بيانات الإشعاع الشمسي. ^{[ 44 ]} وقد تم تقييم دقة هذا النموذج بشكل جيد. وبشكل عام، تتميز خرائط الإشعاع الشمسي بالدقة، لا سيما فيما يتعلق بالإشعاع الشمسي الأفقي الكلي.

تُستخدم بيانات الإشعاع الشمسي لتخطيط نشر أنظمة الطاقة الشمسية . ^{[ 45 ]} في العديد من البلدان، يمكن الحصول على هذه البيانات من خريطة الإشعاع الشمسي أو من جداول الإشعاع الشمسي التي تعكس البيانات على مدى 30-50 عامًا الماضية. وتستطيع تقنيات الطاقة الشمسية المختلفة استخدام مكونات مختلفة من إجمالي الإشعاع. فبينما تستطيع الألواح الكهروضوئية تحويل كل من الإشعاع الشمسي المباشر والمنتشر إلى كهرباء، فإن الطاقة الشمسية المركزة لا تعمل بكفاءة إلا مع الإشعاع الشمسي المباشر، مما يجعل هذه الأنظمة مناسبة فقط للمواقع ذات الغطاء السحابي المنخفض نسبيًا.

نظرًا لأن ألواح تجميع الطاقة الشمسية تُركّب دائمًا بزاوية باتجاه الشمس، يجب تعديل قيم الإشعاع الشمسي لحساب كمية ضوء الشمس الساقط على اللوح. وهذا يمنع التقديرات غير الدقيقة التي تكون منخفضة في الشتاء وعالية في الصيف. ^{[ 46 ]} وهذا يعني أيضًا أن كمية ضوء الشمس الساقط على لوح شمسي في خطوط العرض العليا ليست منخفضة مقارنةً بلوح عند خط الاستواء، كما قد يبدو عند النظر إلى الإشعاع الشمسي على سطح أفقي فقط. تتراوح قيم الإشعاع الشمسي الأفقي من 800 إلى 950  كيلوواط ساعة/(كيلوواط ذروة·سنة) في النرويج ، وتصل إلى 2900  كيلوواط ساعة/(كيلوواط ذروة·سنة) في أستراليا . لكن اللوح المائل بشكل صحيح عند خط عرض 50 درجة يستقبل 1860  كيلوواط ساعة/م² /سنة، مقارنةً بـ 2370 كيلوواط ساعة/م²/سنة عند خط الاستواء ^{. [ 47 ]} في الواقع، في ظل سماء صافية، تتلقى لوحة شمسية موضوعة أفقيًا عند القطب الشمالي أو الجنوبي في منتصف الصيف ضوء الشمس على مدار 24 ساعة (جيب تمام زاوية السقوط يساوي sin(23.5°) أو حوالي 0.40) أكثر من لوحة أفقية عند خط الاستواء في الاعتدال (متوسط ​​جيب التمام يساوي 1/ π أو حوالي 0.32).

تُقاس الألواح الكهروضوئية في ظل ظروف قياسية لتحديد تصنيف Wp (الواط الأقصى)، ^{[ 48 ]} والذي يمكن استخدامه بعد ذلك مع الإشعاع الشمسي، مع تعديله بعوامل مثل الميل والتتبع والتظليل، لتحديد الناتج المتوقع. ^{[ 49 ]}

في مجال البناء، تعتبر الإشعاعات الشمسية من الاعتبارات المهمة عند تصميم مبنى لموقع معين. ^{[ 50 ]}

يمكن الاستفادة من تأثير الإسقاط الضوئي لتصميم مبانٍ باردة صيفًا ودافئة شتاءً، وذلك بتوفير نوافذ رأسية على الجانب المواجه لخط الاستواء (الواجهة الجنوبية في نصف الكرة الشمالي ، أو الواجهة الشمالية في نصف الكرة الجنوبي ): يُعظّم هذا من الإشعاع الشمسي في أشهر الشتاء عندما تكون الشمس منخفضة في السماء، ويُقلّله في الصيف عندما تكون الشمس عالية. ( يبلغ مسار الشمس من الشمال إلى الجنوب في السماء 47 درجة على مدار العام).

في الهندسة المدنية وعلم المياه ، تستخدم النماذج العددية لجريان مياه ذوبان الثلوج بيانات الإشعاع الشمسي. وهذا يسمح بتقدير معدل إطلاق المياه من طبقة الثلج الذائبة. ويتم القياس الميداني باستخدام مقياس الإشعاع الشمسي (البيرانومتر) .

يلعب الإشعاع الشمسي دوراً في نمذجة المناخ والتنبؤ بالطقس . ويشير متوسط ​​صافي الإشعاع العالمي غير الصفري في أعلى الغلاف الجوي إلى عدم التوازن الحراري للأرض الناتج عن التأثيرات المناخية .

لا يزال تأثير انخفاض قيمة مؤشر الإشعاع الشمسي الكلي (TSI) لعام 2014 على نماذج المناخ غير معروف. وعادةً ما يُعتبر تغيير طفيف في مستوى مؤشر الإشعاع الشمسي الكلي المطلق، لا يتجاوز بضعة أعشار بالمئة، ذا تأثير ضئيل على عمليات محاكاة المناخ. وتتطلب القياسات الجديدة تعديلات على معايير نماذج المناخ.

استكشفت التجارب التي أجريت باستخدام نموذج GISS 3 حساسية أداء النموذج للقيمة المطلقة للإشعاع الشمسي الكلي خلال الحقبة الحالية وما قبل الصناعية، ووصفت، على سبيل المثال، كيفية توزيع انخفاض الإشعاع بين الغلاف الجوي والسطح وتأثيراته على الإشعاع الصادر. ^{[ 33 ]}

يتطلب تقييم تأثير التغيرات طويلة الأجل في الإشعاع الشمسي على المناخ استقرارًا أكبر للأجهزة ^{[ 33 ]} ، بالإضافة إلى رصد موثوق لدرجة حرارة سطح الأرض عالميًا، وذلك لتحديد كمية عمليات استجابة المناخ للتأثير الإشعاعي على مدى عقود. وتُحدث الزيادة الملحوظة في الإشعاع الشمسي بنسبة 0.1% تأثيرًا مناخيًا قدره 0.22  واط/م² ^، مما يشير إلى استجابة مناخية مؤقتة تبلغ 0.6  درجة مئوية لكل واط/م² ^. وتُعد هذه الاستجابة أكبر بمرتين أو أكثر من تلك التي رصدتها نماذج الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2008، وربما يظهر ذلك في امتصاص المحيط للحرارة في هذه النماذج. ^{[ 33 ]}

يُعدّ قياس قدرة سطح ما على عكس الإشعاع الشمسي أمرًا أساسيًا للتبريد الإشعاعي السلبي خلال النهار ، والذي اقتُرح كطريقة لعكس ارتفاع درجات الحرارة المحلية والعالمية المرتبطة بالاحتباس الحراري . ^{[ 51 ] [ 52 ]} ولتحديد قدرة التبريد لسطح التبريد الإشعاعي السلبي، يجب قياس كلٍّ من قدرة امتصاص الإشعاع الجوي والشمسي. في يوم صافٍ، قد يصل الإشعاع الشمسي إلى 1000 واط/م²، ^مع وجود مُكوِّن مُنتشر يتراوح بين 50 و100 واط/م² ^. في المتوسط، قُدِّرت قدرة التبريد لسطح التبريد الإشعاعي السلبي خلال النهار بنحو 100-150 واط/ ^م² . ^{[ 53 ]}

يُعد الإشعاع الشمسي المتغير الأساسي الذي يؤثر على درجة حرارة التوازن في تصميم المركبات الفضائية وعلم الكواكب .

يُعد قياس النشاط الشمسي والإشعاع الشمسي من الأمور المهمة في مجال السفر الفضائي. فعلى سبيل المثال، أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا قمرها الصناعي " تجربة الإشعاع الشمسي والمناخ " (SORCE) المزود بأجهزة رصد الإشعاع الشمسي . ^{[ 2 ]}